Actrice et mannequin française née au Sénégal, Fatou N’Diaye a quitté son pays natal à la fin des années 80 pour s’installer avec sa mère à Paris. Elle est repérée pour sa plastique par le photographe Oliviero Toscani qui la pousse à devenir mannequin vers la fin des années 90. Elle obtient son premier rôle en 2001 dans le téléfilm Fatou la Malienne (Vigne) et participe à l’aventure d’Astérix et Obélix : Mission Cléopâtre (Chabat, 2002) dans le rôle d’Exlibris. On la retrouve ensuite dans de nombreux téléfilms, mais aussi au cinéma dans Nha Fala (Gomes, 2002), Un dimanche à Kigali (Favreau, 2006) et Aide-toi, le ciel t’aidera (Dupeyron, 2008).
Au cours des années 2010, on la voit dans la mini-série Maison close (2013), mais aussi Engrenages. Elle revient au grand écran en prostituée dans Un ange (Mortier, 2018) et donne la réplique à Jean Dujardin dans OSS 117 : Alerte rouge en Afrique noire (Bedos, 2021).