Die anglo-französische Schauspielerin und Sängerin Charlotte (Lucy) Gainsbourg wurde am 21. Juli 1971 in London geboren. Ihre Eltern sind die englische Sängerin und Schauspielerin Jane Birkin und der französische Chansonnier und Schauspieler Serge Gainsbourg. Charlotte wuchs gemeinsam mit der vier Jahre älteren Halbschwester Kate Barry in Paris auf.
Mit 12 Jahren spielte Charlotte Gainsbourg bereits in ihrem ersten Film. 1986 gewann sie den César Award als „Vielversprechendste Nachwuchsschauspielerin“. Mehrfach wurde sie in der Kategorie „Beste Hauptdarstellerin“ nominiert. Im Jahr 2000 erhielt Gainsbourg die Auszeichnung als „Beste Nebendarstellerin“ für ihre Rolle im Film „La Bûche“. Das französische Kulturministerium verlieh ihr im Jahr 2016 den Orden Officier de l’Ordre des Arts et des Lettres für ihre Verdienste.
Charlotte Gainsbourg ist zugleich eine erfolgreiche Sängerin und Songwriterin. „5:55“, ihr erstes Soloalbum als Sängerin, erschien 2006. Im Album „Rest“ von 2017 verarbeitet sie einige Dramen ihres Lebens. Sie wurde dafür im Jahr 2018 bei den französischen Victoires de la Musique geehrt.
Seit 1991 ist Charlotte Gainsbourg mit dem Schauspieler und Regisseur Yvan Attal zusammen. Das Paar hat drei gemeinsame Kinder: Alice Attal, geboren 2002, Jo Attal, geboren 2011 und Ben Attal geboren 1997. 2013, nach dem tragischen Unfalltod ihrer Schwester Kate, zog sie mit ihrer Familie nach New York, um Abstand zu gewinnen. Seitdem pendelt Charlotte Gainsbourg beruflich regelmäßig zwischen Europa und den USA.
Die 1,73 Meter große, schlanke Schauspielerin ist auch bekannt für ihren lässigen und selbstbewussten Pariser Chic. So kooperierte sie 2021 mit der Modemarke Zara für eine gemeinsame Kollektion.