Gemma Arterton è nata il 2 febbraio 1986, figlia di Barry Arterton, un operaio saldatore, e di SallyAnne Heap, una donna delle pulizie. È nata affetta da polidattilia a entrambe le mani, ma le due dita in più le sono state tolte subito dopo la nascita. Quando aveva cinque anni i suoi genitori divorziarono e da allora lei e la sorella, Hannah Jane, sono state cresciute dalla madre.
Gemma ha lavorato come commessa in una agenzia di trucco ma si è avvicinata presto alla recitazione frequentando la Gravesend Grammar School for Girls a Gravesend nel Kent, un corso di arti al Teatro Miskin a Dartford e diplomandosi presso la Royal Academy of Dramatic Art nel 2007, anno in cui ebbe il suo primo ruolo professionale. Fece parlare di sé soprattutto quando la produzione del ventiduesimo film della saga di James Bond annunciò che sarebbe stata la nuova Bond girl, scelta tra 1500 candidate. Nel 2008 apparve infatti nel film Quantum of Solace, interpretando il ruolo dell’Agente Fields. L’annuncio giunse al termine di un anno comunque importante per lei, dato che recitò in due importanti produzioni: St. Trinian’s di Oliver Parker e Barnaby Thompson, dove incontrò la precedente Bond girl Caterina Murino e del quale avrebbe recitato anche il sequel, e RocknRolla di Guy Ritchie. Nello stesso periodo fu il volto di Avon per il 2007. Stava per diventare anche il nuovo volto della Rimmel, ma per problemi contrattuali con Avon ciò non si è verificato.
Ha un sito personale e ovviamente una biografia su IMDB.
