Diplômée de l’IDHEC (Institut des Hautes Etudes Cinématographiques) en 1980, Agnès Godard commence à travailler comme directrice de la photographie avec Claire Denis, rencontrée sur les plateaux de Wim Wenders et après avoir collaboré à Chocolat (1988), pour Jacques Rivette, le veilleur (1991). Elle retrouvera Claire Denis pour la plupart de ses films, dont J’ai pas sommeil (1994), Nénette et Boni (1996), Beau Travail (César de la meilleure photographie, 2001), Trouble Every Day (2001), Les Salauds (2013) ou Un Beau Soleil intérieur (2017).
De même, elle accompagne Catherine Corsini sur La Nouvelle Eve (1999), La Répétition (2001) et Partir (2009). Elle a notamment travaillé aux côtés d’Agnès Varda (Jacquot de Nantes, 1991), Erick Zonca (La Vie rêvée des anges, 1998), André Téchiné (Les Egarés, 2004), Emmanuele Crialese (Golden Door, 2006) ou Ursula Meier (Home, 2008, L’Enfant d’en haut, 2012).