Après un rôle dans la série télévisée à succès Scoop, Fanny Mallette entre à l’École Nationale de Théâtre dont elle gradue en 1998.
En 2000, sa participation au film Les Muses Orphelines de Robert Favreau, d’après la pièce de Michel-Marc Bouchard, lui vaut des critiques élogieuses. Une année plus tard, elle interprète le rôle principal du premier long métrage de Francis Leclerc, Une jeune fille à la fenêtre.
Au théâtre, on la retrouve dans la création Cheech en 2003, une comédie dramatique de François Létourneau qui connait un succès immédiat.
C’est le rôle de la policière Gastonne Bélliveau dans la télésérie fantastique Grande Ourse (2004 et 2005) qui la consacre définitivement aux yeux du public en plus de lui valoir un prix Gémeaux. En 2005, elle interprète Norah Maning dans la télésérie historique Nos Étés, série diffusée pendant quatre saisons où son personnage évolue sur une période de 40 ans.
En 2006, Fanny Mallette reprend le rôle qu’elle avait défendu sur scène pour l’adaptation cinématographique de Cheech, film qui lui permet de récolter un trophée Jutra.
C’est en 2007 qu’elle fait partie de la distribution du long métrage de Stéphane Lafleur, Continental, un film sans fusil, favorablement accueilli par la critique. Trois ans plus tard, elle retrouve à nouveau Stéphane Lafleur pour le tournage de En terrains connus.