Elle est diplômée de l'École nationale supérieure des arts et techniques du théâtre (ENSATT) en 1976. Son premier rôle important fut celui d'Agnès dans la série télévisée "La Famille Cigale" en 1980, qui fut un succès critique et public.
En 1984, elle incarna le personnage de Ginette dans la comédie dramatique "Le Grand Chemin", pour laquelle elle reçut sa première nomination aux César. La même année, elle joua dans le film "La Balance" et fut nominée pour un Molière du meilleur second rôle féminin dans une pièce de théâtre.
En 1987, Michèle Choulot reçut son premier César du meilleur espoir féminin pour son rôle dans "La Voie d'eau". Cette année-là , elle joua également dans "Les Enfants du paradis" de Marcel Carné et "Le Bunker" de Richard Berry.
En 1988, elle remporta le Molière du meilleur second rôle féminin pour son interprétation dans la pièce de théâtre "L'Ogre". Elle fut également nominée aux César pour le même rôle l'année suivante.
En 1990, elle joua dans le film "L'Amour en fuite" de Philippe Garrel et reçut une nomination aux César pour le meilleur second rôle féminin. Elle continua à travailler activement au théâtre et à la télévision durant les années 1990, jouant dans des productions telles que "Les Liaisons dangereuses", "Les Bonnes" et "Le Balcon".
En 2001, elle fut nominée aux César pour le meilleur second rôle féminin pour son rôle dans le film "Passe montagne, abime file". Cette année-là , elle reçut également un Molière du meilleur second rôle féminin pour sa performance dans la pièce de théâtre "L'Amour, la mort ou les feluettes".
En 2003, elle fut nominée aux César pour le meilleur espoir masculin pour son rôle dans le film "Le Fabuleux Destin d'Amélie Poulain", qui devint un classique du cinéma français. Elle continua à travailler activement au théâtre et à la télévision durant les années suivantes, jouant notamment dans des productions telles que "Huis clos" et "La Nuit de Varennes".
Michèle Choulot est également une actrice doublière talentueuse, ayant donné sa voix à plusieurs personnages célèbres telles qu'Elinor Dashwood dans "Les Aventures d'Elinor et Marianne", Martha Kent dans la saga "Superman" et la reine Elisabeth II dans "The Crown".
En 2018, elle reçut un Molière du meilleur second rôle féminin pour sa performance dans la pièce de théâtre "Huis clos". Elle continue à travailler activement aujourd'hui.