Coline Dutilleul studierte an den Königlichen Konservatorien in Mons und Brüssel sowie an der Hochschule für Musik und Tanz Köln. Darüber hinaus belegte sie Meisterklassen bei Sänger*innen wie Natalie Dessay, Barbara Hannigan sowie Lionel Sarrazin und bildete sich im Liedgesang bei Pianist*innen wie Roger Vignoles, Julius Drake und Ulrich Eisenlohr weiter. Von 2015 bis 2017 war sie Mitglied des Opernstudios der Opéra national du Rhin, wo sie u.a. als Rosina in Giovanni Paisiellos »Il barbiere di Siviglia«, Dido in Henry Purcells »Dido and Aeneas« sowie in der Uraufführung »Mririda« von Ahmed Essyad zu sehen war. Dutilleul ist Stipendiatin der Fondation Securex und der Fondation Royaumont.