Florence Miailhe wurde 1956 in Paris als Tochter der französischen Künstlerin und NS-Widerstandskämpferin Mireille Miailhe und ihres Mannes Jean geboren. Sie absolvierte ein Studium an der École nationale supérieure des arts décoratifs de Paris und arbeitete anschließend als Grafikerin, während sie weiterhin auch künstlerisch tätig war. Ermutigt von dem Künstler Robert Lapoujade, drehte sie 1991 ihren ersten Kurz-Animationsfilm "Hammam", über zwei Frauen, die erstmals ein Hammam besuchen. Beim Filmfestival von Amiens gewann "Hammam" den Kurzfilmpreis, beim französischen Filmpreis César war er ebenfalls als Bester Kurzfilm nominiert. 

Bis 2013 drehte Miailhe acht weitere Kurzfilme, allesamt sehr persönlich geprägte Animationsfilme, die auf zahlreichen Festivals liefen und teils mehrfach preisgekrönt wurden. So wurde zum Beispiel "Au premier dimanche d'août" (FR 2002), über eine traditionsreiche Tanzveranstaltung in einem Dorf, beim Kurzfilmfestival in Clermont-Ferrand als Bester Animationsfilm ausgezeichnet und gewann den César als Bester Kurzfilm. "Conte de quartier" ("Die verlorene Puppe", FR 2006), über sieben Großstädter*innen, deren Wege sich kreuzen, erhielt bei den Filmfestspielen von Cannes eine Lobende Erwähnung der Jury. Beim renommierten Animationsfilmfestival von Annecy erhielt sie 2015 einen Ehrenpreis.

Miailhe erstellt ihre Animationen mit Pastell oder Sand direkt unter der Kamera, Techniken, die als "animierte Malerei" und "Sandanimation" bekannt sind. Bei den meisten ihrer Filme hat sie mit der Autorin Marie Desplechin und dem Komponisten Denis Colin zusammengearbeitet.

Bereits 2007 begann Florence Miailhe mit dem Schreiben eines Langfilm-Drehbuchs mit dem Titel "La Traversée", dass sie schließlich zusammen mit Marie Desplechin fertigstellte. Die Geschichte, inspiriert von der Flucht von Miailhes Urgroßeltern aus Odessa, handelt von zwei Kindern, die wegen eines Krieges aus ihrem Dorf flüchten müssen und sich auf die Suche nach einem neuen Zuhause begeben. 2011 erhielten Miailhe und Desplechin beim Festival Premiers Plans in Angers den Preis für das Beste (unrealisierte) Drehbuch. 2017 begann Miailhe mit den Dreharbeiten, die Uraufführung von "Die Odyssee" (FR/DE/CZ) fand im Juni 2021 beim Festival von Annecy statt, wo der Film eine Lobende Erwähnung der Jury erhielt. Weitere Festivalaufführungen und mehrere Auszeichnungen folgten. Beim Leipziger DOK Festival wurde "Die Odyssee" mit dem Sonderpreis Gedanken-Aufschluss ausgezeichnet; bei den Césars 2022 war er als Bester Animationsfilm nominiert. Der deutsche Kinostart erfolgte im April 2022.