Родилась 12 января 1986 года в рабочей семье. Отец - Барри Артертон, сварщик на металлургическом заводе. Мать – Салли-Энн Хип, уборщица. Младшая сестру - Ханна Джейн Артертон. Родители развелись, когда Джемме было пять лет.

Родилась с шестью пальцами на руках, дефект был исправлен в детстве с помощью хирургического вмешательства. Училась в местной средней школе для девочек. Любила петь, рисовать, участвовала в школьных спектаклях. В 16 лет решила стать актрисой. Изучала актерское мастерство в театральной студии «Miskin Theatre Company», где получила диплом с отличием, а также играла в спектаклях театральной труппы графства Кент «Masquerade Theatre Company».

Среди удачных работ – «Резня в Чивителле» и «Путеводная звезда». В 2004 году получила местную театральную награду в номинации «Лучшая актриса второго плана», что помогло ей получить грант для обучения в Королевской академии драматического искусства в Лондоне, которую она окончила в 2007 году.

Во время учебы в академии и некоторое время после ее окончания работала продавщицей косметики. Еще учась в академии, успешно прошла кастинг и получила свою первую роль в телевизионном фильме «Поимка Мэри».

В июле 2007 года состоялся театральный дебют на профессиональной сцене - она сыграла Розалину в шекспировской постановке «Бесплодные усилия любви» в театре «Глобус» в Лондоне. В этом же году состоялся и кинодебют - в комедии «Одноклассницы», причем роль Келли - главы непослушных девчонок - она получила, обойдя на кастинге Сиенну Миллер.

Переломным в карьере стал 2008 год, когда она, выиграв у 1500 претенденток, сыграла в фильме «Квант милосердия». Роль одной из девушек Бонда по имени Строберри Филдс сразу сделала ее знаменитой и пошла на пользу актерской карьере: вскоре последовали роли в блокбастерах «Битва титанов» и «Принц Персии: Пески времени».

Всего сыграла более 20 ролей в фильмах и сериалах, среди которых «Трое на вылет», «Ожившая книга Джейн Остин», «Рок-н-рольщик», «Тэсс из рода д`Эрбервилей», «Рок-волна», «Исчезновение Элис Крид», «Одноклассницы и тайна пиратского золота», «Неотразимая Тамара», «Охотники на ведьм» и другие.

По версии британского журнала «Empire» Джемма включена в список звезд будущего вместе с Зои Салдана, Ченнингом Татумом, Марион Котийяр, Мией Васиковкой и Сэмом Уортингтоном.

В октябре 2008 года стала лицом парфюма «Bond Girl 007» от «Avon».

Награды

▪ Премия «Empire Award» в номинации «Лучший дебют» за роль в фильме «Квант милосеридияя» (2009)
▪ Премия журнала «Glamour» в номинации «Женщина года – актриса» (2011)

Семья

Супруг − итальянец Стефано Кателли, менеджер по продажам в одном из Домов моды Великобритании, в качестве хобби подрабатывал каскадером (познакомились на съемках фильма «Квант милосердия», где Стефано в качестве дублера подменял в некоторых сценах Дэниела Крэйга, а Джемма играла одну из подружек Бонда, объявили о помолвке в июле 2009 года, поженились 6 июня 2010, бракосочетание состоялось в древнем испанском замке в Андалусии, в начале 2013 объявили о разрыве отношений, развод пока не оформлен)

Романы

– Джон Нолан, специалист по визуальным эффектам, создатель аниматронных моделей для производства кино и рекламы (с 2007 по 2008 гг.)
– Эдуардо Муньос, каскадер, который был ее инструктором по верховой езде во время съемок фильма «Принц Персии: Пески времени» (с июня по декабрь 2008 г.)