Charlotte Lucy Gainsbourg nota semplicemente come Charlotte Gainsbourg (Londra, 21 luglio 1971) è un'attrice e cantante franco-britannica, figlia del cantautore francese Serge Gainsbourg e dell'attrice inglese Jane Birkin.
Nel corso della sua carriera ha vinto due Premi César, un Prix d'interprétation féminine al Festival di Cannes, un Premio Bodil e un Premio Robert. È una delle attrici francesi più note e più richieste a livello internazionale.
Charlotte Gainsbourg è nata a Londra e cresciuta a Parigi all'interno di una famiglia ebraica di artisti bilingui: suo padre era il cantautore e attore francese Serge Gainsbourg, mentre sua madre è l'attrice e cantante inglese Jane Birkin. È nipote dell'attrice Judy Campbell (sua nonna materna) e dello scrittore Andrew Birkin (suo zio). Inoltre da parte di sua madre ha due sorellastre, la fotografa Kate Barry (1967–2013, morta suicida) e la cantante Lou Doillon.