Elle commence l'apprentissage du piano à l'âge de quatre ans[3]. Elle apprend ensuite l'alto[6]. En 1997, alors qu'elle a dix ans, elle dit vouloir devenir chanteuse[8]. Plus tard, elle se produit dans des piano-bars[6]. En 2000, elle commence à suivre des cours de théâtre[8]. Elle se forme à la comédie chez Acting International[6]. Elle tente des castings à partir de 2005 et obtient quelques rôles mineurs[8]. En parallèle, elle travaille durant dix ans dans la restauration[9].
En parallèle, elle utilise Internet et les réseaux sociaux pour se faire connaître, postant notamment des vidéos humoristiques ou musicales sur YouTube[1], mais aussi sur Facebook et Instagram[9]. Cette expérience lui permet de développer divers personnages et de se constituer une base de fans. Sur un tournage, elle rencontre Laurent Junca et Dominique Perrin[Qui ?], qui décèlent son sens du show et lui conseillent de faire de la scène[6]. Sa première apparition sur scène en tant qu'humoriste aura ensuite lieu au Casino de Paris en première partie de Virginie Hocq[6].
En 2015, elle participe à la quatrième saison de l'émission The Voice sur TF1[11], où elle va jusqu'en demi-finale[9]. Elle intègre la troupe de The Voice pour la tournée des Zénith[6].
C'est durant l'enregistrement de l'émission qu'elle commence à écrire son futur spectacle[9].
Elle participe en tant que coach à The Voice pour la saison 2024 en tant que sauveuse de talent lorsque les candidats ne sont pas retenus par les autres coaches (Zazie, BigFlo et Oli, Vianney et Mika[12]).
Camille Lellouche est engagée dans l'émission Touche pas à mon poste ! sur C8 en 2016 mais elle quitte rapidement l'émission de Cyril Hanouna, officiellement pour se concentrer sur sa carrière de comédienne[1],[13]. Elle monte en effet un seule en scène, intitulé Camille en vrai (d'abord simplement appelé Camille Lellouche[3],[13]), avec lequel elle part en tournée dans toute la France en 2016[1]. Elle écrit et met en scène ce spectacle avec Laurent Junca[6]. Elle y incarne une grande variété de personnages féminins, avec la solitude comme fil conducteur, s'inspirant notamment des nombreux clients de restaurants qu'elle a croisés[9]. Entre les sketchs, Camille Lellouche chante et joue de la guitare[9].
En juin 2017, elle est la marraine de la deuxième édition du Festigital à Hyères[14]. À partir de septembre 2017, elle se produit au théâtre de la Gaîté-Montparnasse. Elle intègre l'équipe de l'émission Quotidien sur TMC, où elle incarne différents personnages dans une capsule humoristique intitulée Face Cam[1].
En novembre 2021, Camille Lellouche témoigne dans l'émission de télévision Sept à huit sur une période de sa vie où elle a été victime de violences conjugales pendant deux ans, et en profite pour encourager les femmes à porter plainte et à dénoncer les actes de brutalité[17].
Le , elle annonce via Instagram qu'elle est enceinte de son premier enfant, une fille[18]. Le 9 octobre 2022, elle donne naissance à Alma[19].
↑Plusieurs sources secondaires mentionnent l'année 1987 sans plus de précision sur la date[1],[3]. Camille Lellouche indiquait pour sa part une date de naissance précise, le 10 juin 1986, sur une ancienne version de sa présentation sur son compte Twitter officiel : « Camille Lellouche », sur Twitter (consulté le ) (version archivée sur Internet Archive).