Diplômée du Conservatoire national supérieur de musique et danse de Paris, où elle se forme auprès de Gerda Hartmann et Chantal Mathias, la mezzo-soprano Clémentine Margaine a reçu le prix Révélation classique Adami 2009 et le prix Révélation lyrique de l’année aux Victoires de la Musique 2011, ainsi que le prix spécial du jury au Concours international de chant de Marmande 2010. Elle rejoint ensuite la troupe du Deutsche Oper de Berlin où elle chante le rôle-titre de Carmen (Bizet), rôle qu’elle reprend à New York, Munich, Rome, Naples, Washington, Dallas et Toronto. Au Deutsche Oper, elle incarne également Marguerite dans La Damnation de Faust (Berlioz) et Dalila dans Samson et Dalila (Saint-Saëns).
Elle interprète Léonor dans La Favorite (Donizetti), Fidès dans Le Prophète (Meyerbeer), Amneris dans Aïda et Dulcinée dans Don Quichotte (Massenet), au Teatro Colón de Buenos Aires, au Metropolitan Opera de New York, avec la Compagnie nationale d’opéra du Canada, à l’Opéra de Sydney, au Grand Théâtre du Liceu de Barcelone et à l’Opéra national du Capitole de Toulouse, entre autres. En concert, elle se produit au Carnegie Hall de New York ainsi qu’en tournée aux États-Unis avec l’Orchestre symphonique de Chicago et Riccardo Muti ; elle chante les parties de soprano soliste dans Elijah (Mendelssohn) à Berlin, le Requiem de Mozart à Lisbonne et le Requiem de Verdi ; elle interprète le Poème de l’amour et de la mer (Chausson) à l’Auditorium de Radio France (Paris), se joint à Jonas Kaufmann pour une tournée de concerts en Europe (Bruxelles, Paris, Bordeaux) et se produit à la Philharmonie de l’Elbe de Hambourg ainsi qu’à la salle Tchaïkovski de Moscou. Récemment, elle incarne Azucena dans Le Trouvère (Verdi) à Vienne, le rôle-titre de Carmen à Munich, Charlotte dans Werther (Massenet) à Liège et Gertrude dans Hamlet (Thomas) à Turin. Cette saison, elle interprète Brangäne dans Tristan et Isolde (Wagner) à Malaga, la Princesse Eboli dans Don Carlo (Verdi) à Dallas, Cornelia dans Giulio Cesare (Händel) à Berlin, Azucena à Hambourg et Madrid et Gertrude à Paris.

À l’Opéra de Lyon, elle a incarné la Princesse de Bouillon dans Adriana Lecouvreur (Cilea)