Après de solides études littéraires (Hypokhâgne, Khâgne, Sorbonne), Loup Balthazar entre à l’École Claude Mathieu puis au Conservatoire National Supérieur d’Art Dramatique. Elle y travaille notamment avec Christophe Patty, Hans-Peter Cloos, Éric Forestier et Jean-Damien Barbin. Elle complète sa formation en étudiant pendant un an le théâtre traditionnel chinois à l’Académie Nationale de l’Opéra de Pékin où elle joue dans Adieu ma concubine, mis en scène par Huang Xin Yang.
Au théâtre, elle travaille sous la direction de Georges Lavaudant (La Mort de Danton de Büchner à la MC93), Mylène Bonnet (L’Assemblée des Femmes d’Aristophane au Théâtre de la Tempête), Estelle Clareton (S’amouracher à l’Agora de la Danse à Montréal), Benoît Giros (Survie de Denis Lachaud au CDN d’Orléans), Vincent Poirier (Un Tramway nommé désir de Tennessee Williams au TMC), Isabelle Quantin (Alice a 17 ans, d’après Lewis Carroll), May Bouhada (Esperam nous manquera, en mémoire du 17 octobre 1961) et Julien Gaspar-Oliveri (Les Trois Soeurs de Tchekhov et Tonton Juan, d’après Oncle Vania).
Elle adapte et met en scène Après le déluge, d’après Maintenant ou Jamais de Primo Levi, au Musée de l’Ordre de la Libération et Scrooge, d’après Un conte de Noël de Charles Dickens. Elle tourne au cinéma avec Guillaume Crémonèse, Cyril de Gaspéris et Léo Favier.
A partir de juillet 2019, elle reprend la partition d’Elissa Alloula dans Et le coeur fume encore. Elle crée avec Margaux Eskenazi 1983.