Джемма Артертон родилась 12 января 1986 года в Грейвсенде, графство Кент, Англия. Ее мать была уборщицей, а отец – сварщиком. Вскоре он оставил семью, и воспитание девочки целиком легло на плечи матери.
Джемма училась в грамматической школе, но грезила об актерской карьере. Хотя в семье ее стремление не поддерживали, она поступила в колледж искусств. В 17 лет Артертон получила грант, который позволил ей поступить в Королевскую академию драматического искусства.
В годы учебы девушка подрабатывала продавцом, чтобы оплачивать съемное жилье. Зато сразу после обучения в 2007 году ее пригласили в картину Стефена Полякоффа «Поимка Мери».
Летом того же года она начала работать в театре, а зимой появилась на экранах в комедии Паркера и Томпсона «Одноклассницы», где у девушки была главная роль.
Однако настоящий успех Джемме принесла картина «Квант милосердия» Форстера. На роль претендовали свыше 1,5 тысяч девушек, но кастинг прошла именно Артертон. Отвечая на вопрос, как ей это удалось, она шутила, что просто пришла на пробы, а продюсеры не устояли перед ее красотой. После проекта Джемму пригласили стать лицом бренда Avon.
В 2009 году взлет актерской карьеры Джеммы продолжился, она все так же появлялась на экране, начала играть в театре Вест-Энд.
У девушки никогда не хватало времени на серьезные отношения, однако летом 2010 года она тайно вышла замуж. Однако брак был недолговечным.
