Coline Barthélémy appréhende le théâtre dès le collège lors d’ateliers découverte. Elle affirme son goût pour l’art dramatique au lycée en option théâtre où elle apprend les bases de la culture théâtrale. Elle intègre en 2016 le Conservatoire à Rayonnement Régional de Strasbourg et parallèlement, elle se forme à différentes approches comme le théâtre physique. Elle obtient son diplôme d’Études Théâtrale en 2018. Elle est admise à l’ESAD en 2018 où elle obtient le Diplôme national supérieur professionnel de comédienne.

Elle a travaillé notamment avec Thierry Jolivet, le Birgit ensemble, Thierry Tian Yang, Laurent Sauvage, Koffi Kwahule, Denis Dercourt, Olivier Chapelet, Olivier Achard...

En 2022, elle rejoint la Jeune Troupe des CDN de Reims et Colmar.