Virginie Lemoine a fait ses études d’art dramatique au conservatoire de Rouen. Elle crée en 1982 Les Ginettes et fait ainsi la première partie entre autre de Juliette Gréco. Elle intègre de 1987 à 1990, la troupe du théâtre du hangar avec laquelle elle fait de nombreuses tournées et festivals. Elle rejoint l’équipe du Vrai faux journal de Claude Villers sur France Inter de 1990 à 1993 et participera à de nombreuses émissions tout en continuant la scène.
Elle obtient avec Laurent Gerra en 1997 un Molière pour leur spectacle au Théâtre Déjazet, et le prix d’humour de la SACEM.

En 1999, Virginie met fin au duo et anime La Grosse Emission sur la chaîne Comédie, tout en continuant sa carrière de comédienne. Elle incarne de nombreux rôles au théâtre. Elle joue récemment dans Piège mortel d’Ira Levin aux côtés de Nicolas Briançon, Meurtre Mystérieux à Manhattan Spiridon Superstar, d’après le roman de Philippe Jaenada, qu’elle co-met en scène avec Laury André ou dernièrement dans la Vie est une fête de Lilian Lloyd.

Depuis 2008, Virginie écrit et met en scène de nombreuses pièces de théâtre : Une diva à Sarcelles (nomination aux Molières 2010 et prix du spectacle musical de la SACD en 2015), Brigitte directeur d’agence, Les Maurice girls, Le Bal.

Depuis 2016, elle a mis en scène 31, Chagrin pour soi (prix de la mise en scène Avignon 2017), coécrit avec Sophie Forte, Suite française, tempête en juin ou La vie est une fête, de Lilian Lloyd, et Dolores avec Olivier Sitruk ou Europeana avec Corinne Touzet.
Elle tourne également pour le cinéma et la télévision, en incarnant Marion Ferrière, l’héroïne de la série Famille d’accueil de 2001 à 2016, puis est la partenaire de Stéphane Freiss, Bernard Campan ou Gwendoline Hamon.