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Emmanuelle Bach est la fille de Holda Trenkle, dite Holda Fonteyn, ex-journaliste au service santé de TF1, et du journaliste et personnalité des médias Jean-Pierre Elkabbach.
Elle a préparé le concours d'entrée de Sciences-Po puis elle y a renoncé pour la comédie.
À dix-neuf ans, elle abandonne donc ses études d'histoire pour suivre des cours d'art dramatique chez Jean-Laurent Cochet puis dans la classe libre du Cours Florent. Elle commence à tourner au début des années 1990. Elle joue une infirmière d'un hôpital psychiatrique dans Les Clés du paradis de Philippe de Broca en 1991, et une journaliste dans Petits arrangements avec les morts de Pascale Ferran en 1994. Dans les deux films, elle est créditée au nom de Emmanuelle Elkabbach.
De 1999 à 2007, elle interprète le rôle du Capitaine Agathe Monnier dans la série policière PJ sur France 2. De 2009 à 2017, elle joue dans la série Un village français.