Dequenne slog igenom i bröderna Dardennes "Rosetta" 1999, en roll som gav henne priset som bästa skådespelare på filmfestivalen i Cannes.
Hon prisades även för sina roller i andra, ofta franskspråkiga, filmer. Dequenne spelade även i internationella filmer som "Kvinnan på tåget" (2009).