Cyrille Thouvenin a joué pour la télévision dans Joséphine, profession ange gardien avant de tenir son premier rôle au cinéma dans IN EXTREMIS d’Étienne Faure, aux côtés de Sébastien Roch, Julie Depardieu, Jeremy Sanguinetti et Jean-Claude Brialy. Il a depuis joué dans LA CONFUSION DES GENRES d’Ilan Duran Cohen, pour lequel il a été nommé au César du meilleur espoir 2001. Il a récemment été l’interprète de OUI, MAIS… d’Yves Lavandier, avec Émilie Dequenne et Gérard Jugnot. À sa filmographie figurent aussi les téléfilms Un morceau de soleil, Juste une question d’amour et Le Choix d’Élodie.