Он известен тем, что сыграл молодого Ганнибала Лектера в фильме "Восстание Ганнибала" (2007), модельера Ива Сен-Лорана в байопике "Сен-Лоран" (2014) и был лицом мужского аромата Chanel Bleu de Chanel в течение двенадцати лет. Он также озвучил Джека Фроста во французской версии "Восстания Хранителей" (2012) и сыграл Антона Могарта в мини-сериале Disney+ "Лунный рыцарь" (2022).
Уллиэль дебютировал в полнометражном кино в фильме "Братство волка" (2001), а прорывом для него стал фильм "Strayed" (2003). Три года подряд он номинировался на премию "Сезар" как самый многообещающий актер за роли в фильмах "Летние вещи" (2002), "Преданный" (2003) и "Очень долгая помолвка" (2004), а в 2005 году получил эту премию за исполнение роли солдата Первой мировой войны Манеха в фильме "Очень долгая помолвка". В 2015 году он получил свою первую номинацию на премию "Сезар" за лучшую мужскую роль в фильме "Сен-Лоран". В 2017 году он получил премию "Сезар" как лучший актер за роль смертельно больного драматурга в фильме "Это всего лишь конец света" (2016). В 2015 году он стал кавалером Ордена искусств и литературы Франции.
Среди других его работ - "Последний день" (2004), "Париж, я люблю тебя" (2006), "Жак ле Крокан" (2007), "Принцесса Монпансье" (2010), "На край света" (2018) и "Дважды один раз" (2019).
Уллиэль умерла 19 января 2022 года в возрасте 37 лет в результате несчастного случая на горнолыжном курорте Ла-Розьер в Савойе, Франция.