Entrée à la Comédie-Française en 1974 ; sociétaire de 1979 à 1984.

Après des études supérieures de lettres, elle est élève de Lise Delamare et de Jean-Laurent Cochet au Conservatoire national d'Art dramatique, dont elle sort avec un second prix de Comédie moderne en juillet 1974. Elle est engagée dès le 1er octobre à la Comédie-Française, où elle interprète les grandes héroïnes du répertoire : Silvia (Le Jeu de l'amour et du hasard, Marivaux), Célimène (Le Misanthrope, Molière), Chimène (Le Cid, Corneille), Camille (On ne badine pas avec l’amour, Musset) et participe, à l'Odéon, à la création de La Maison de Bemarda Alba de Federico Garcia Lorca et de La Nostalgie, camarade… de François Billetdoux.

Elle quitte la troupe en 1984 et mène depuis une carrière théâtrale variée, parallèlement à une carrière à la télévision (elle tient notamment le rôle de Reine dans la série Une famille formidable, de 1996 à 2016) et au cinéma (elle a tourné sous la direction de Claude Lelouch, Gérard Oury ou encore Claude Miller, etc.).

Elle est également comédienne de doublage et a signé plusieurs mises en scène dont celle du Cabaret Barbara pour la Comédie-Française en 2014 (Studio-Théâtre).

Béatrice Agenin est chevalier dans l’Ordre des Arts et des Lettres.