Justine Lévy est la fille de l'écrivain Bernard-Henri Lévy et d'Isabelle Doutreluigne, première épouse de son père, mannequin de profession.
Elle poursuit des études de philosophie puis travaille pendant neuf ans comme lectrice chez Calmann-Lévy puis aux éditions Pauvert. Elle travaille aujourd'hui comme éditrice pour une grande maison d'édition.
En 1995, elle épouse Raphaël Enthoven, le fils de Jean-Paul Enthoven, éditeur et meilleur ami de son père. Elle dit avoir été sévèrement affectée dans son enfance par les différends conjugaux chez ses parents, par ses rapports difficiles avec une mère fantasque - « à l'ouest », selon son expression -, mais rassurée par son père qui « arrange toujours tout ». Elle se décrit « accro », intoxiquée aux médicaments psychotropes, aux amphétamines et drogues dures, et a été envoyée en désintoxication par son père.
En 2000, son mari et le mannequin
Carla Bruni, qui vit alors avec son beau-père Jean-Paul Enthoven, entament une liaison. Raphaël divorce et s'installe avec Carla, ce qui plonge Justine Lévy dans un état d'anéantissement profond dont elle se sort au bout de quelques années. Elle relatera cette expérience dans un livre autobiographique, Rien de grave, où elle se montre peu conciliante à l'égard de sa « rivale », Carla Bruni., Ce best-seller,, paru en 2004 lui vaut les éloges du monde de la littérature, et un succès public.
Elle a une fille, Suzanne, et un fils, Lucien, avec l'acteur
Patrick Mille (Chico avec Edouard Baer sur Canal+).