Noémie Lenoir devient mannequin totalement par hasard. En effet, c’est en achetant des timbres à la poste qu’elle est découverte par un ancien modèle travaillant pour l’agence Ford.

Elle quitte sa famille et sa ville natale pour s’installer à New York, afin de faire plus vite carrière. Ses yeux verts et son allure enchantent les photographes, et elle pose très vite pour les plus grands (Mario Testino, Peter Lindbergh…) et fait la couverture des plus grands magazines de mode internationaux (Vogue, Elle, Marie-Claire).Elle signe plusieurs contrats et apparaît dans de nombreuses campagnes publicitaires pour Gap, Ralph Lauren, Gucci et participe même au défilé de Victoria’s Secret !

Souhaitant se diversifier, elle commence une carrière au cinéma comme d’autres mannequins avant elle. Elle débute avec une petite apparition dans Astérix & Obélix : Mission Cléopâtre, puis décroche l’un des rôles principaux dans Gomez & Tavarès. Elle enchaîne avec deux films américains : Coup d’éclat et Rush Hour 3. En 2013, elle se lance un nouveau défi et se produit pendant sept jours au Crazy Horse, la même année elle participe au casting de Danse avec les Stars 4, mais est rapidement éliminée.

Côté vie privée, Noémie rencontre Stomy Bugsy sur le tournage de Gomez & Tavarès, mais leur histoire ne dure pas et le couple se sépare. En 2004, elle rencontre le footballeur Claude Makélélé, leur fils Keylan voit le jour en janvier 2005. Après plusieurs ruptures et réconciliations, le couple se sépare définitivement en 2008. En mai 2015, elle apparaît rayonnante au Festival de Cannes dans une robe qui laisse deviner ses premières formes de femme enceinte. Le 26 août 2015, sur son compte Twitter, elle annonce la naissance de sa fille, Tosca.