2004年，与加斯帕德·尤利尔搭档主演爱情悬疑电影《漫长的婚约》，她凭借该片入围第18届欧洲电影奖-最佳女演员奖。2005年6月15日，与罗曼·杜里斯、凯利·蕾莉等联袂主演的爱情喜剧电影《俄罗斯玩偶》在俄罗斯首映。

2006年，奥黛丽·塔图一改往日形象，与汤姆·汉克斯共同主演了惊悚悬疑电影《达·芬奇密码》，她在片中饰演聪明、果敢又不失风雅的的符号专家索菲亚；12月13日，与玛丽·克里斯汀·亚当、加德·艾尔马莱等联合主演的喜剧电影《巴黎拜金女》在法国上映，在片中饰演爱钱如命的美眉，卖弄风情钓金龟婿。

2007年3月21日，与吉约姆·卡内、劳伦特·斯托克等主演的爱情电影《巴黎夜未眠》在法国上映。2008年，与亚历桑德罗·尼沃拉合作主演传记电影《时尚先锋香奈儿》，她凭借该片入围第63届英国电影学院奖最佳女主角奖。2010年12月8日，与娜塔莉·贝伊、塞米·鲍亚吉拉等共同主演的爱情喜剧电影《美丽的谎言》在法国首映。

2011年，与弗朗索瓦·达米昂搭档主演爱情电影《一吻巴黎》，她在片中饰演一位丧夫的女子，终日将自己封闭起来，直到遇见自己的瑞典同事才重燃爱火；12月14日，与伯努瓦·马吉梅等合作的悬疑电影《逆风》在法国上映；同年，登上意大利版《名利场》杂志12月刊；12月21日，与弗朗索瓦·达密安合作主演的爱情喜剧电影《微妙爱情》上映，她在片中饰演曾经拥有完美的爱情和快乐工作的年轻姑娘娜塔莉。

2012年11月21日，与吉尔·勒卢什、阿奈丝·德穆斯捷等联袂主演的剧情电影《寂寞的心灵》在法国上映，该片根据弗朗索瓦·莫利亚克同名小说改编，她饰演一位生活在1920年的法国女人，一心想要逃离早已腐朽的婚姻生活。

2013年，担任第66届戛纳电影节开闭幕式主持人；4月24日，与罗曼·杜里斯、奥马·希等联合主演的剧情电影《泡沫人生》在法国上映，影片改编自法国小说家鲍里斯·维昂同名小说，由米歇尔·冈瑞亲自执笔剧本，她在片中饰演美丽、纯洁而善解人意的女孩克洛伊；12月4日，与罗曼·杜里斯合作主演的爱情喜剧电影《中国益智游戏》上映。

2015年，担任第65届柏林国际电影节主竞赛单元的评委；同年，与安格·达尔让、希奥菲尔·巴奎特联袂主演喜剧电影《青春冒险王》。2016年，与朗贝尔·维尔森、皮埃尔·尼内联合主演冒险传记电影《奥德赛》；同年，与贝热尼丝·贝乔搭档爱情电影《爱是永恒》。

2017年，与格什菲·法拉哈尼合作主演家庭奇幻电影《圣诞奇妙公司》，在片中饰演有着斩钉截铁性格的白发老妇圣诞奶奶。2018年，与阿黛拉·哈内尔、皮奥·马麦等共同主演犯罪喜剧电影《自由了！》。2019年，与约翰·特托罗、鲍比·坎纳瓦尔联袂出演犯罪喜剧电影《耶稣摇摆》。

奥黛丽·塔图的父亲是一位牙医，母亲则是一名教师。

2014年7月9日，奥黛丽·塔图身着Prada 2014春夏系列丝绸印花宽松连体裤，搭配Prada 2014早秋系列蓝色斜纹呢大衣和黑色麂皮凉鞋，于在巴黎时尚博物馆出席Vogue巴黎基金会晚宴。

奥黛丽·塔图，这个被上帝宠爱着的天使，她就如同那一幅静坐在卢浮宫永远带着微笑的油画，或许人们只能在近处仔细端详，才能采撷她那非常独特的、朴素的性感，才能在一些细节之处体会到她那闪烁夺目的美丽。有人说她是堕入凡间的天使，有人说她是这个世间唯一掌握精灵秘密的女孩——纤瘦的身材，白皙的皮肤，独一无二的大眼睛，这或许是上帝赋予一个演员最好的礼物。她美丽，她精灵古怪，她那眼神中流露着少女般的哀愁：一个女人的美丽在她身上得到了完美的体现。这个谜一般的女子就是奥黛丽·塔图（Mtime时光网评）