Après une scolarité au Lycée Henri IV, Delphine Théodore se forme à l’École Périmony et à l’École Claude Mathieu puis joue en 2010 sous la direction de Zabou Breitman dans La Médaille de Lydie Salvayre au Théâtre Vidy-Lausanne puis au Théâtre du Rond-Point. L'année suivante, on la voit jouer dans Bluff de Enzo Cormann, créée et mis en scène par Vincent Garanger, Guy-Pierre Couleau et Caroline Gonce aux CDN d’Angers, de Colmar et de Vire.
En parallèle, elle tourne au cinéma sous la direction de Bruno Chiche, Grégory Magne, Pablo Larrain, Zabou Breitman, Lucien Jean-Baptiste, Olivier Van Hoofstadt, Eric Tolédano et Olivier Nakache. On la retrouve également dans plusieurs courts-métrages comme en 2010 dans La Politesse des anges de Valérie Théodore et en 2016 dans Le Monde du Petit Monde de Fabrice Bracq pour lesquels elle reçoit plus d'une dizaine de prix d'interprétation. À la télévision, on la voit également jouer pour plusieurs séries sous la direction de Riad Sattouf, Gérard Pautonnier ou encore en 2017 sous la direction de Jean-Philippe Amar pour la série Un Village Français et en 2019 dans la série Dix pour cent de Marc Fitoussi. En 2022, Delphine Théodore reçoit le prix d’interprétation féminine au Nikon Film Festival pour le court métrage L’Augmentation de Régis Granet.
Son spectacle Les Petites Bêtes est sa première création.
Théâtre 13 - Bibliothèque, Paris
Les Petites Bêtes est un conte pour adultes autour de trois femmes, une grand-mère, une mère et une petite fille. Liées par un amour aussi fort que dévorant, elles sont hantées par leurs angoisses, ces « petites bêtes » qui grignotent les cerveaux et se transmettent de génération en génération. À partir de 14 ans.
Théâtre du Rond-Point, Paris
Espace Paris Plaine, Paris
Club Dunois, Paris