Urodziła się w wielodzietnej rodzinie francuskiego oficera. Z Senegalu wraz z rodzicami trafiła na Martynikę, a potem do Szampanii.

Po ukończeniu studiów pracowała jako sędzia w sądzie administracyjnym. W 1978 roku wstąpiła do Partii Socjalistycznej. W 1982 roku została członkinią sztabu prezydenta Francoisa Mitteranda, do 1988 roku była jego oficjalną reprezentantką i doradczynią. W tym samym roku po raz pierwszy wybrano ją do Zgromadzenia Narodowego.

W latach 1992-93 pełniła funkcję ministra ds. ekologii i stałego rozwoju. Od 1997 2000 roku pracowała w ministerstwach edukacji narodowej, zatrudnienia i integracji społecznej oraz zdrowia i ds. solidarności.

W 2004 r. wygrała wybory na prezydenta regionu Poitou-Charentes, pokonując ówczesnego premiera Francji - Jean-Pierre'a Raffarina

16 listopada 2006 r. członkowie Partii Socjalistycznej wybrali ją jako kandydatkę w wyborach prezydenckich w 2007 r. Zdobyła ponad 60 proc. głosów pokonując D. Strauss-Kahna i L. Fabiousa.

Jej partnerem życiowym jest jeden z liderów socjalistów Francois Hollande, z którym ma czwórkę dzieci. Był on również wymieniany jako potencjalny kandydat lewicy na prezydenta, jednak we wrześniu zrezygnował z uczestnictwa w partyjnych wyborach.

Sondaże wyborcze z lutego 2006 roku dawały Royal przewagę nad kandydatem prawicy na prezydenta Nicolasem Sarkozym, w sierpniu ich wyniki były porównywalne, w kwietniu 2007 roku Sarkozy uzyskał 5 punktów proc. przewagi.

Ostatecznie w kwietniowych wyborach Royal zdobyła 25,84 proc. głosów. 6 maja 2007 r., w drugiej turze wyborów prezydenckich, została pokonana przez Nicolasa Sarkozy'ego. Niedługo po tym oficjalnie ogłosiła rozstanie z François'em Hollande.

Ukończyła francuską Narodową Szkołę Administracji, a także Instytut Nauk Politycznych w Paryżu.