En 2008, Veerle Baetens se fait remarquer en Belgique pour son interprétation de Sara dans la version flamande de la série Ugly Betty. Elle acquiert une notoriété internationale en 2013 grâce à son rôle dans Alabama Monroe de Felix Van Groeningen, qui lui vaut de nombreux prix, dont celui de la Meilleure actrice aux European Films Awards. En 2015, elle tient l’un des rôles principaux dans Les Ardennes de Robin Pront. Depuis, elle est apparue dans plusieurs longs métrages tels que Un début prometteur d’Emma Luchini, Bluebird de Jérémie Guez, Des nouvelles de la planète Mars de Dominik Moll, Au nom de la Terre d’Edouard Bergeon, À l’ombre des filles d’Etienne Comar. En 2017, elle cosigne le scénario de la série belge Tabula Rasa. En 2020, elle reçoit le Magritte de la Meilleure actrice pour son rôle dans Duelles d’Olivier Masset-Depasse. Son premier long métrage, Débâcle, a été présenté à Sundance Film Festival et au Göteborg Film Festival, puis a reçu le Prix du Meilleur film flamand en 2024. Récemment, on l’a vu à l’affiche du film Quitter la nuit de Delphine Girard, La Petite de Guillaume Nicloux et Come Back de Jan et Raf Roosens.