Josée Dayan a grandi à Alger entre un père directeur de la télévision et une grand-mère propriétaire d'une salle de cinéma. Elle a gagné ses galons en réalisant des fictions prestigieuses pour la télévision française (Les Misérables). Avec plus d'une centaine de téléfilms à son actif, elle a la réputation d'être infatiguable et intraitable avec ses équipes. Son expérience audiovisuelle lui a également permis de se lier avec des comédiens comme Gérard Depardieu (Le Comte de Monte Cristo) et Jeanne Moreau (Balzac).

Elle a tourné plusieurs longs métrages dont Plein fer en 1990 et Hot chocolate en 1992 sans véritablement percer dans le septième art. Avec Cet amour-là avec Jeanne Moreau en 2001, elle tente un retour dans le monde du cinéma.