Constance Rousseau débute devant la caméra de la réalisatrice Mia Hansen-Love dans son film Tout est pardonné, en 2007. Pour ce rôle de jeune fille tentant de renouer avec son père, elle remporte le "Prix Premier rendez-vous" au Festival du Film romantique de Cabourg. Par la suite, la comédienne tourne surtout dans des téléfilms comme une adaptation télévisuelle du Bourgeois gentilhomme de Christian de Chalonge en 2009 ainsi que dans La Mauvaise Rencontre réalisé par Josée Dayan en 2011. C'est justement en 2011 que Constance Rousseau retrouve les chemins des plateaux de cinéma avec le moyen-métrage Un Monde sans femmes de Guillaume Brac dans lequel elle donne la réplique à Vincent Macaigne puis deux ans plus tard dans le drame américain Simon Killer d'Antonio Campos, avec Brady Corbet. Cette parenthèse anglo-saxonne dans la jeune carrière de Constance Rousseau n'est qu'une étape supplémentaire pour une comédienne toujours curieuse de travailler avec des cinéastes venus de divers horizons : que ce soit auprès de la Belge Vania Leturcq avec L’année prochaine ou du Japonais Kiyoshi Kurosawa avec Le Secret de la chambre noire. (Antoine Le fur)
Un Monde sans femmes
2012
Rôle : Juliette
La Mauvaise Rencontre
2011
Rôle : Marianne
Tout est pardonné
2007
Rôle : Pamela (Teenager)
L'Année prochaine
2014
Rôle : Clotilde
Simon Killer
2012
Rôle : Marianne
From San Francisco with Love
2016
Rôle : Jeanne
Cette musique ne joue pour personne
2021
Rôle : Roxanne
Pisseuse
2012
Rôle : Mona
Deux fils
2019
Rôle : Iris
Le Secret de la chambre noire
2016
Rôle : Marie
Le Bourgeois gentilhomme
2009
Rôle : Lucile
Les rossignols
2022