Charlotte Gainsbourg (Londres, 21 de julio de 1971) es una actriz y cantante francesa. Hija de Serge Gainsbourg y Jane Birkin, empezó su carrera cinematográfica muy temprano impulsada por su madre. Vive junto a Yvan Attal, actor y director con quien tiene dos hijos, Ben y Alice. Participó en distintas producciones en inglés y francés.
En 1984, Jane Birkin, de gira con La Pirate de Jacques Doillon, incita a su hija a pasar el casting de Eli Chouraqui para Paroles et musique, obteniendo así su primer papel con 13 años. El año siguiente, Jacques Doillon le ofrece algunas frases en La Tentation d'Isabelle que le sirven para que se fije en ella Claude Miller, quien le da un papel en su film L'Effrontée. Esta actuación le valió un César en 1985. Trabaja luego con su padre (Charlotte For Ever en 1986) y luego con su madre (Kung Fu Master ! en 1987). En 1988, Claude Miller la llama de nuevo para su película La Petite Voleuse, guion de François Truffaut. Pero fue con Merci la vie de Bertrand Blier cuando se decide al final por ser actriz.