Dès le tout début de sa vie, et à un très jeune âge, Isabelle Blais aimait beaucoup pratiquer du théâtre improvisé en compagnie de son frère et sa soeur avec des costumes dénichés à la maison. Arrivée à l'adolescence, elle jouera le rôle de Cosette dans la pièce Les Misérables de Victor Hugo dans le cadre de la production de fin d'année du Collège Marie-de-l'incarnation.
Étudiante en théâtre au Cégep de Trois-Rivières, elle participe notamment, en 1994, au documentaire Philosopher: ça sert à quoi! en tant que comédienne. Cette vidéo, produite en deux parties, explique et démontre les vertus ainsi que l'utilité de la pensée philosophique.
En 1994, elle commence ses études au Conservatoire d'art dramatique de Montréal où elle obtient son diplôme en 1997. C'est durant cette période que, afin de payer ses études, elle se trouve brièvement un emploi en télémarketing.
Par la suite, elle se lance dans le théâtre, obtenant notoriété grâce à sa participation dans la pièce Roméo et Juliette, qui sera suivie, entre autres, des pièces Les Fourberies de Scapin et Hamlet.
Elle commence à faire un peu de télévision en 1999 et participe notamment aux séries 2 frères et Tribu.com. Elle ajoute une corde à son arc en 2000 et devient la chanteuse du groupe rock Caïman Fu, qui a jusqu'à maintenant trois albums à son actif. Elle commence ensuite à se faire remarquer au grand écran, notamment par son rôle dans le film Un crabe dans la tête. Son départ en tant qu'actrice internationale commencera par un rôle dans le film américain Confessions d'un homme dangereux (Confessions of a Dangerous Mind), réalisé par le célèbre acteur/réalisateur
George Clooney. De plus, elle jouera dans le télé-film Traffic humain aux côtés de Mira Sorvino, Rémy Girard et Laurence Leboeuf.
2003 sera le début de sa consécration définitive, obtenant une renommée dans le milieu artistique québécois. En outre, elle obtient un Masque pour son rôle dans la pièce Au coeur de la rose, un Prix Jutra comme meilleure actrice de soutien pour Québec-Montréal et une nomination pour le Prix Génie de la meilleure actrice pour Moïse : L'affaire Roch Thériault. Elle part ensuite à Cannes pour la promotion de son dernier film
Les Invasions barbares de
Denys Arcand, qui sera récompensé plus tard durant l'année par le prix de l'Oscar du meilleur film en langue étrangère en 2003.
En 2007, elle obtient le rôle de Kiki dans le film Borderline, personnage fictif inspiré des livres semi-autobiographiques Borderline et La Brèche de l'écrivaine et journaliste à la revue Clin d'oeil Marie-Sissi Labrèche. Ce rôle lui vaudra d'ailleurs le Prix Jutra de la meilleure actrice en 2009.
Ce film, réalisé par Lyne Charlebois, raconte l'histoire d'une fille (Isabelle Blais) maladroitement aimée par sa mère (
Sylvie Drapeau) durant sa jeunesse qui tente, une fois arrivée à la vingtaine, de remplir un manque d'affection et d'amour-propre par la drogue, l'alcool et une dépendance sexuelle prononcée. Arrivée à la trentaine, elle entretient une relation amoureuse avec son professeur de littérature à l'université (
Jean-Hugues Anglade), cherchant désespérément un amour réel et stable, tout en essayant de faire disparaître ses démons intérieurs et de se réconcilier avec sa mère maintenant enfermée dans un hôpital psychiatrique.
En plus de jouer un personnage fortement troublé intérieurement, ce film se voulait la première fois où elle dû se mettre à nue devant la caméra. Se souciant du réalisme et du naturel requis pour rendre son rôle convaincant, elle dû laisser de côté sa pudeur et faire confiance à la réalisatrice Lyne Charlebois.
En 2008, elle incarne Roxane, autre personnage au côté plus sombre, dans le film La belle empoisonneuse. Elle retourne ensuite à son premier amour, le théâtre, jouant le rôle de Grâce dans la pièce La petite pièce en haut de l'escalier au Théâtre du Nouveau Monde. Elle part ensuite pour la France avec son groupe Caïman Fu durant l'été, revenant au Québec en automne pour le lancement et la promotion de leur troisième album Drôle d'animal. C'est au cours de cette même année que celle-ci apprendra qu'elle est enceinte d'un garçon, ayant accouchée de celui-ci en 2009.
En 2010, elle retourne au cinéma dans la langue de Molière avec le nouveau film d'Yves Pelletier, Le baiser du barbu, ainsi que dans la langue de Shakespeare grâce à sa participation au film The High Cost of Living de Deborah Chow.