Claudia es directora, guionista y productora. Estudió Ciencias de la Información en la Universidad de Lima y posteriormente realizó un Máster en Guión en la Escuela Superior de Artes y Espectáculos de Madrid. 'Madeinusa' fue su debut en el cine y con ella compitió en Sundance 2006. Gracias a esta película, ganó numerosos premios internacionales como el Premio FIPRESCI de la Crítica Internacional en el Festival de Rotterdam y el premio a la Mejor Película Latinoamericana en el Festival de Málaga.

Su segunda película, 'La teta asustada', fue seleccionada en la Sección Oficial de la Berlinale 2009, donde recibió el Oso de Oro a la mejor película y el Premio Internacional de la Crítica (FIPRESCI). También fué la primera película peruana nominada al Oscar a mejor película extranjera.

Llosa también ha dirigido el cortometraje 'Loxoro' para la serie de televisión Fronteras, producido por TNT y con la colaboración de otros directores latinoamericanos, y que ganó el Teddy Award en el 62 Festival Internacional de Cine de Berlín, 2012.

En 2010 Claudia Llosa fue invitada a formar parte como miembro de La Academia de las Artes y las Ciencias Cinematográficas de Hollywood.