Gemma Arterton wuchs zusammen mit ihrer jüngeren Schwester bei ihrer Mutter in einer Sozialbausiedlung in Gravesend, Südengland auf, nachdem sich ihre Eltern 1991 scheiden ließen. Sie stammt aus ärmlichen Verhältnissen, ihre Mutter musste putzen gehen, ihr Vater arbeitete als Schweißer. Trotzdem wurde ihr eine gute Ausbildung ermöglicht und nach der Grammar School machte Gemma 2007 ihren Abschluss an der "Royal Academy of Dramatic Art", eine Schule, die sich sonst nur die Kinder der Reichen in den Steckbrief schreiben konnten.
Gemma Arterton begann in Theaterstücken mitzuwirken und ihr Filmdebüt ließ nicht lange auf sich warten: 2007 konnte sie in ihren Steckbrief ihre erste Rolle vor der Kamera vermerken. Ihre erste Kinorolle erhielt sie im Film "Die Girls von St. Trinian", doch der Durchbruch kam 2008 mit ihrer Rolle als Strawberry Fields in "Ein Quantum Trost". Um an der Seite von Daniel Craig spielen zu können, setzte sich die brünette Schönheit gegen 1500 Bewerberinnen durch. Die Filme "Radio Rock Revolution" und die Fortsetzung zu "Die Girls von St. Trinian" konnte sie ihrem Steckbrief dann 2009 hinzufügen. Viel Aufsehen erregte ihre freizügige Rolle in dem britischen Film "Spurlos – Die Entführung der Alice Creed".
Das Jahr 2010 war ein tolles Jahr für den Steckbrief von Gemma Arterton: Sie spielte neben Sam Worthington in "Kampf der Titanen" und neben Jake Gyllenhaal in "Prince of Persia: Der Sand der Zeit". Für ihre Rolle in "Immer Drama um Tamara" schickte sie der Regisseur zu einem Sprechtrainer, damit sie sich den näselnden Akzent der Grafschaft Kent abgewöhnte. Die Krönung jedoch war ihre romantische Hochzeit mit dem dreizehn Jahre älteren Salesmanager Stefano Catelli in Andalusien.