Michèle Bimbenet-Privat obtient le diplôme d'archiviste paléographe de l'École des chartes en 1982, soutient sa thèse portant sur Les orfèvres parisiens sous les derniers Valois, 1547-1589 et devient conservateur à la Section ancienne des Archives nationales. Elle est ensuite chargée des archives de la Maison du Roi et des fonds d'archives judiciaires parisiens de l'Ancien Régime.
Spécialiste de l'orfèvrerie, elle poursuit ses recherches en histoire de l'art, notamment comme chercheur associé à la section arts précieux de l'UMR 22, au Centre André Chastel et à l'Université de Paris IV-Sorbonne, où elle est habilitée à diriger des recherches depuis 2004.
Elle a été consrvateur en chef au musée national de la Renaissance à Écouen.
Michèle Bimbenet-Privat est conservateur en chef au département des Objets d'art Musée du Louvre.