Joséphine Japy a obtenu son tout premier rôle à l’âge de 10 ans, en incarnant « Belle de jour » dans Âmes grises d’Yves Angelo. Sa carrière décolle en 2009 lorsqu’elle joue dans Neuilly sa mère, réalisé par Gabriel Julien-Laferrière. En 2011, elle donne la réplique à Vincent Cassel dans Le moine de Dominik Moll, avant d’interpréter France Gall, fiancée de Claude François, dans Cloclo de Florent Emilio Siri, biopic consacré au chanteur disparu en 1978. En 2014, elle tient l’un des rôles principaux dans Respire, un film de Mélanie Laurent présenté en « Séances spéciales » à la Semaine de la critique de Cannes 2014. Sa performance lui vaut une nomination au César du Meilleur Espoir Féminin 2015, lors de la 40e cérémonie. Elle incarne Eugénie Grandet dans le film éponyme de Marc Dugain sorti en 2021. En 2023, elle joue dans Sur les chemins noirs de Denis Imbert, en duo avec Jean Dujardin. Elle interprète ensuite Dominique Tapie, l’épouse de Bernard Tapie, dans la série Tapie diffusée sur Netflix. En 2025, elle est de retour au cinéma en fin d’année dans le film de Ken Scott, Ma mère, Dieu et Sylvie Vartan, aux côtés notamment de Leïla Bekhti et Jonathan Cohen. L’année 2025 marquera un tournant important dans sa carrière puisqu’elle sortira tout premier long métrage en tant que réalisatrice, Qui brille au combat. Elle enchaînera ensuite avec le prochain film de Rachel Lang (Baden Baden, mon légionnaire).