Issue de l’École nationale supérieure des arts décoratifs, Sophie Letourneur réalise plusieurs courts et moyens métrages avant de s’atteler en 2010 à La vie au ranch, film culte du cinéma français indépendant, au casting essentiellement féminin. La vie au ranch est programmé à l’ACID à Cannes (2010) et reçoit le double prix du Public et du Film Français au festival EntreVues de Belfort 2009 . En 2012, avec Les coquillettes, elle conserve la même fraîcheur et ce second long se retrouve sélectionné à Locarno (2012) et au festival Premier Plans d’Angers (2013).
Entre ces deux beaux essais, l’artiste est revenue au moyen métrage avec le très remarqué Le marin masqué (2011) qui glane de nombreuses récompenses dans différents festivals et se retrouve nommé aux César en 2012. Shellac le proposera en salle, dans cinq cinémas. Ses deux autres moyens métrages, Manue Bolonaise et Toc & Canyon avaient connu également des petites sorties indépendantes, dans un cinéma.
En 2014, Sophie Letourneur voit le budget de son troisième long enfler avec Gaby Baby Doll, où elle dirige des acteurs reconnus, le chanteur Benjamin Biolay et Félix Moati. Elle retrouve surtout l’une des actrices des Coquillettes, Lolita Chammah (vraie fille d’Isabelle Huppert, ndlr). Le film est présenté au festival Les Arcs (2014) et à Belfort (2014).
En 2020, son film Enorme fait partie de la longue liste des longs métrages à la sortie repoussée en raison de la crise sanitaire du coronavirus qui a contraint les cinémas à fermer pendant près de quatre mois. La comédie sur la maternité sort le 2 septembre 2020 avec deux belles têtes d’affiche, Marina Foïs et Jonathan Cohen.
2023, Sophie Letourneur sort son nouveau micro-budget, Voyages en Italie, où elle partage l’affiche avec Philippe Katerine. Il s’agit d’une relecture burlesque de Roberto Rossellini et de son classique de 1954.
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