Charlotte Lucy Gainsbourg s-a nascut pe 21 iulie 1971, in Londra. Desi s-a nascut in Anglia, a crescut in Franta. Este fiica actritei si cantaretei britanice Jane Birkin si a actorului si cantaretului francez Serge Gainsbourg. Bunica din partea mamei, Judy Campbell, a fost de asemenea actrita, iar unchiul sau, Andrew Birkin, este scenarist. Acesta a scris scenariul filmului "The Cement Garden" (1993), in care a jucat Charlotte.
A debutat pe marele ecran in anul 1984, in lungmetrajul "Paroles et musique", unde a aparut alaturi de Catherine Deneuve. Doi ani mai tarziu, a castigat premiul César pentru "Cea mai promitatoare actrita", pentru prestatia sa din filmul "L'effrontée". In 1994 a debutat si in teatru, in piesa "Oleanna", regizata de David Mamet. Rolul care i-a adus...