Артертон родилась с шестью пальцами на каждой из рук и морщинистым ухом, однако с помощью хирургического вмешательства эти проблемы были исправлены еще в детстве.
Джемма Кристина Артертон и ее сестра Ханна Джейн Артертон родились в январе 1986 г. в Грейвсенде, Кент, Англия.
Артертон родилась с шестью пальцами на каждой из рук и морщинистым ухом, однако с помощью хирургического вмешательства эти проблемы были исправлены еще в детстве.
Артертон получила воспитание от отца, который был сварщиком, и матери, простой уборщицы. После грамматической школы Грейвсенда для девочек в Пилам-Роуд и курсов исполнительного искусства Джемма обучалась в Королевской Академии драматического искусства на основе полной программы обучения.
В 2007 г. Артертон жила вместе с Джоном Ноланом, аниматором, работающим на кинопроизводственную индустрию Лондона. Прожив вместе год, в 2008 г. она бросила Джона. По слухам, Джемма встречалась с Тоби Кеббеллом и 19-тилетним испанским каскадером Эдуардом Мунозом, ее инструктором по верховой езде в сетах диснеевского экшна «Принц Персии: Пески времени».
Артертон выиграла свою первую профессиональную роль (Лизы, в ТВ-драме Стефена Полякоффа «Capturing Mary»), когда училась в драматической школе. Таким же образом она сделала свой дебют на сцене, сыграв Розалин в шекспировской пьесе «Бесплодные усилия
любви» в Театре Глоуб, Лондон, в июле 2007 г. за год до получения высшего образования. Кинодебют Джеммы прошел в 2007 г. в комедийном фильме Оливера Паркера и Барнеби Томпсон «Одноклассницы», где актриса получила роль главы непослушных девчонок, Келли. Эту роль она выиграла у актрисы Сиенны Миллер. Также в 2008 г. Артертон появилась в комедии «Трое на вылет» вместе с Маккензи Круком и Имельдой Стонтон.
Артертон снялась в новых фильмах и телевизионных проектах, включая следующую картину о Джеймсе Бонде «Квант милосердия». Выбранная примерно из 1500 кандидатов, Джемма сыграла роль персонажа по имени Филдс, обозначенную как «внушительная роль фильма». После релиза фильма, в октябре 2008 г. Джемма Артертон должна стать лицом нового парфюма «Bond Girl 007» от «Avon». Начав работу с косметической компанией «Avon», в мае 2008 г. Артертон изъявила желание работать вместе с супермоделью Кейт Мосс на косметический брэнд «Rimmel», однако по условиям контракта с «Avon» она получила отказ.
Также перспективная актриса снялась у известного режиссера Гая Ричи в криминальном экшне «Рок-Н-рольщик» и комедийной киноистории Ричарда Кертиса о ди-джеях британского пиратского радиошоу 70-х «Рок-волна»