Charlotte Lucy Gainsbourg, connue sous son nom de scène Charlotte Gainsbourg, est une actrice et chanteuse franco-britannique, née le 21 juillet 1971 à Londres. Elle est la fille de Jane Birkin et Serge Gainsbourg.
En 1984, elle obtient son premier rôle à l’âge de treize ans dans Paroles et Musique. L’année suivante, Jacques Doillon lui offre quelques répliques dans La Tentation d'Isabelle puis le rôle principal dans L'Effrontée. Sa performance est récompensée par le César du meilleur espoir féminin en 1986.
Elle travaille ensuite avec Serge Gainsbourg son père : (Charlotte for Ever en 1986.
En 1988, elle joue dans La Petite Voleuse.
C’est avec Merci la vie de Bertrand Blier que Charlotte décide de faire carrière dans le cinéma et joue dans le rôle principal de Amoureuse. A partir de 2001 , elle joue dans Ma femme est une actrice et Ils se marièrent et eurent beaucoup d'enfants ainsi que dans 21 Grammes et I'm Not There.
En 2003, elle devient l'égérie de la marque Gérard Darel.
Elle préside la 34e cérémonie des César animée par Antoine de Caunes le 27 février 2009 aux côtés de Sean Penn.
Elle reçoit lors du festival de Cannes 2009 le prix d'interprétation féminine pour son rôle dans Antichrist de Lars von Trier.
En mai 2010 sort une bande dessinée sur Charlotte : Charlotte Gainsbourg mon amour aux éditions Delcourt.
Le 23 mai 2010, c'est Charlotte Gainsbourg qui remet la Palme d'or du 63e festival de Cannes au réalisateur thaïlandais Apichatpong Weerasethakul pour le film Oncle Boonmee, celui qui se souvient de ses vies antérieures.
Du 9 au 19 février 2012, elle est membre du jury du 62e festival du film de Berlin, présidé par le réalisateur Mike Leigh.