Клер Дени родилась 21 апреля 1948 года в Париже (Франция), однако через два месяца после рождения дочери семья переехала в Африку. Там Клер и провела первые 13 лет жизни. Увлечение кинематографом пришло к ней поздно, а поступление в известную киношколу IDHEC было больше связано с желанием послушать лекции профессионалов "седьмого искусства". В 1972 году она получила диплом режиссера, сняв во время учебы несколько короткометражных фантастических фильмов по мотивам произведений Филипа К. Дика и Хулио Кортасара. Затем Клер Дени много лет работала ассистентом у таких режиссеров, как Жак Риветт, Вим Вендерс, Жак Руффио, Джим Джармуш, Коста-Гаврас. В 1988 году состоялся ее режиссерский и сценаристский дебют - под влиянием пустынных пейзажей фильма Вендерса "Париж, Техас" она поставила фильм "Шоколад", в котором преломились ее детские воспоминания: межрасовые конфликты в колониальной Африке 1950-х годов показаны глазами маленькой девочки. Фильм имел успех, демонстрировался на Каннском кинофестивале, номинировался на премию "Сезар", что позволило Дени получить финансирование ее последующих проектов. В 1989 году она сняла документальную ленту о первом турне камерунской группы во Франции и поставила второй игровой фильм "Плевать на смерть", в котором обратилась к проблемам темнокожих эмигрантов в Париже. На съемках среднеметражной ленты "Оставь себе" (1991) режиссер работала с Винсентом Галло и Грегуаром Коленом, которые впоследствии стали ее любимыми актерами. В картине "Мне не спится" (1993) Клер Дени описала подлинную историю парижского убийцы-травести Тьерри Полена. и благодаря этому и последующему фильму "Ненетт и Бони" (1993) она вошла в число заметных представителей авторского кино Франции. В основу картины "Хорошая работа" (1996) была положена вольная интерпретация романа Германа Мелвилла: действие его происходит в расположенной в Африке части Иностранного легиона. Фильм удостоился большого числа наград на различных кинофестивалях. Затем Клер Дени поставила фильм ужасов "Что ни день, то неприятности" (2001) и психологическую мелодраму "Пятница, вечер" (2002). В 2002 году она также приняла участие в международном проекте "На 10 минут старше: Виолончель": ведущие кинорежиссеры под руководством Вима Вендерса представили собственное видение одной заданной темы - темы времени. В этом альманахе ей принадлежит новелла "Поезд на Нанси".