Son père, Lucien Legras, était photographe. Ses parents périrent accidentellement le 6 novembre 1955, asphyxiés au monoxyde de carbone dans leur salle de bain, elle avait 8 ans et demi.
Elle utilisa le nom de son grand-père paternel "Duperray" pour son nom d'artiste "Duperey"
Elle suit les cours de Jean Chevrin puis fréquente le Cours Simon, finançant ses études en exerçant la profession de mannequin. Elle est engagée par
Jean Meyer pour une pièce de théâtre : les Trois mariages de Mélanie. Elle est ensuite très remarquée dans la pièce La guerre de Troie n'aura pas lieu.
Elle tourne avec
Jean-Luc Godard,
Michel Deville ou
Alain Resnais. En 1977, elle est nommée pour le César de la Meilleure actrice dans un second rôle pour Un éléphant ça trompe énormément.
Elle a publié plusieurs romans. En 1992, elle publie une autobiographie, le Voile noir, qui rencontre un certain succès. Certaines lettres reçues forment alors un recueil publié sous le titre Je vous écris.
Elle a vécu en couple avec l'acteur
Bernard Giraudeau pendant 18 ans. Ils ont eu deux enfants, Gaël Giraudeau en 1982 et Sara Giraudeau en 1985, révélation féminine de la 21eNuit des Molières le 14 mai 2007.
En 1995, elle rencontre l'acteur
Cris Campion qui sera son compagnon pendant 10 ans.
Elle a été la marraine jusqu'en 2006 de SOS Papa, une association d'aide aux pères évincés et est toujours la marraine de SOS Villages d'Enfants. Elle-même fut séparée de sa soeur qui avait 5 mois au moment de la perte de ses parents et, même si elles sont restées en contact, elles ne grandirent pas ensemble.
En 2002, elle soutenait Lionel Jospin lors de l'élection présidentielle.