Charlotte Gainsbourg (Londres, 21 de julio de 1971) es una directora, actriz y cantante franco-británica, reconocida por su amplia y reconocida trayectoria en el cine independiente europeo. Es hija de Jane Birkin y Serge Gainsbourg, empezó su carrera cinematográfica muy joven, impulsada por su madre. Ha participado en producciones en inglés y en francés.
En 1984, Jane Birkin, de gira con La Pirate de Jacques Doillon, incitó a su hija a pasar el casting de Elie Chouraqui para Paroles et musique, obteniendo así su primer papel con 13 años. El año siguiente, Jacques Doillon le ofreció algunas frases en La Tentation d'Isabelle, que le sirvieron para que se fijara en ella Claude Miller, quien le dio un papel en su film L'Effrontée. Esta actuación le valió un César en 1985. Trabajó luego con su padre (en Charlotte For Ever, 1986) y, después, con su madre (en Kung-fu Master, 1987). En 1988, Claude Miller la llamó de nuevo para su película La Petite Voleuse, con guion de François Truffaut. Pero fue con Merci la vie, de Bertrand Blier, cuando se decidió, finalmente, por ser actriz.
Paradójicamente, en ese momento su carrera empezó a estancarse, a pesar de que volvió a trabajar con Jacques Doillon en Amoureuse. La volvió a retomar en 2001 con dos películas de su pareja: Ma femme est une actrice y Ils se marièrent et eurent beaucoup d'enfants, y la estadounidense 21 gramos junto a Sean Penn.
Obtuvo un definitivo reconocimiento trabajando en los tres filmes que el director Lars von Trier realizó entre 2009 y 2013, la llamada Trilogía de la depresión: Anticristo (2009), Melancholia (2010) y Nymphomaniac (2013).
1984: Paroles et musique de Elie Chouraqui.
1985: L'Effrontée de Claude Miller.
1985: La Tentation d'Isabelle de Jacques Doillon.
1987: Jane B. par Agnès V. de Agnès Varda.
1987: Kung-fu Master (film) de Agnès Varda.
1988: La Petite voleuse de Claude Miller.
1988: Le petit amour de Agnès Varda.
1990: Merci la vie de Bertrand Blier.
1990: Aux yeux du monde de Éric Rochant.
1991: Amoureuse de Jacques Doillon.
1991: Contre l'oubli de Patrice Chéreau.
1991: Anna Oz de Éric Rochant.
1992: The Cement Garden de Andrew Birkin.
1993: Grosse Fatigue de Michel Blanc, haciendo de ella misma.