Suite à sa formation au Conservatoire National Supérieur d’Art Dramatique de Paris, Juliette Allain commence son parcours sous la direction de Lukas Hemleb (Les Arrangements en 2012). Elle débute, en 2013, une collaboration régulière avec la metteuse en scène Marie-Christine Mazzola (S.T.E en 2013, Tu Trembles en 2013, Never Never Never en 2018) puis avec Jean-François Sivadier (Portrait de famille en 2015 et Don Giovanni en 2017).

En 2018, elle est au Festival Off d’Avignon dans Cherche jeune fille pour Baby-Sitting, mis en scène par Franck Jubblot au Théâtre de l’Isle.

En 2019, elle joue dans Maintenant que je sais, mis en scène par Olivier Letellier et, en 2020, dans Le poisson belge mis en scène par Aude-Laurence Clermont Biver et Incroyable, mis en scène par Marie-Christine Mazzola.

En parallèle, Juliette Allain est comédienne dans des courts métrages de 2014 à 2019, sous la réalisation de Jérémie Stein et Elliot Gustin, Camille Polet, Maxime Cappello ou encore Vincent Julé.

Elle joue au cinéma dans L'ordre des médecins réalisé par David Roux et La Ritournelle de Marc Fitoussi.

En 2019, elle participe à la série télévisée Têtard (Canal+) réalisée par Lola Roqueplo & Jeremie Sein.

En 2022, elle joue dans la série Bardot (France 2) réalisée par Danièle Thompson.