Patricia Mazuy nasceu em 1960, em Dijon, França. Fez estudos na Escola de Comércio, em Paris, para satisfazer os desejos do pai, mas desistiu do curso e emigrou para Los Angeles. Aí, conheceu Agnès Varda e Sabine Mamou (montadora regular dos filmes de Varda e de Jacques Demy).
Em 1982, Mazuy foi contratada por Mamou como assistente de montagem no filme Une chambre en ville (1982), de Demy. Dois anos depois, foi chamada por Varda para trabalhar no filme que viria a ser Sem Eira nem Beira (1985), onde partilha créditos de montagem com a realizadora. O seu papel estendeu-se para lá da montagem, contribuindo para a formação do elenco de personagens (interpretado maioritariamente por não-actores que habitavam na região onde o filme foi filmado) com os quais a protagonista interage.
Esta proximidade com o mundo rural revelou-se um traço definidor da obra de Mazuy. Em 1989, realizou a sua primeira longa-metragem, Peaux de vaches, sobre dois irmãos que acidentalmente queimam a quinta da sua família levando a uma morte inesperada. O filme estreou-se no Festival de Cannes na secção Un Certain Regard e, em 1990, venceu o César de Melhor Primeira Obra.
Na década seguinte, Mazuy desenvolveu o seu trabalho sobretudo em televisão. Em 1992, regressou ao mundo rural com Des taureaux et des vaches, um documentário sobre o gado bovino financiado pelo Ministério da Agricultura. Em 1993, Travolta et moi (filme inserido na série Tous les garçons et les filles de leur âge) venceu o Leopardo de Bronze no Festival de Locarno.
Já fora da televisão, realizou, em 2000, a longa-metragem histórica Saint-Cyr, que assinalou o seu regresso ao Festival de Cannes e, em particular, à secção Un Certain Regard. O filme, que lhe valeu ainda o Prémio Juventude, conta a história de Madame de Maintenon, esposa secreta de Luís XIV, e os seus esforços para construir uma escola para jovens raparigas.
Depois de longos interregnos entre obras, com Basse Normandie (2004) e Sport de filles (2011), realizou Paul Sanchez est revenu!, que se estreou em 2018. Em 2022, Bowling Saturne estreou-se na Competição Oficial do Festival de Locarno. Dois anos depois, a sua sétima longa-metragem, La Prisonnière de Bordeaux, foi apresentada na Quinzena dos Cineastas do Festival de Cannes.
A obra de Patricia Mazuy destaca-se por um realismo assente nas emoções das personagens, com uma visão de uma claridade feroz sobre as relações humanas e a forma como estas são moldadas pelos espaços que habitam, com uma atenção particular ao mundo rural, inspirada pelas origens da realizadora.