Gretchen Mol (Deep River, 8 novembre 1972) è un'attrice statunitense.
Nata nel Connecticut, è figlia di due insegnanti. Studia presso l'American Musical and Dramatic Academy, in seguito si diploma al William Esper Studio. Prima di debuttare nel film di Spike Lee Girl 6 - Sesso in linea, ha svolto diversi lavori, come l'usciere all'Angelika Film Center, la modella, ed è apparsa in diversi spot pubblicitari, tra cui uno per la Coca-Cola. Dopo il debutto con Spike Lee, recita per Abel Ferrara in Fratelli, successivamente prende parte ai film Donnie Brasco e L'ultima volta che mi sono suicidato. Nel 1998 recita al fianco di Matt Damon ne Il giocatore, poi viene diretta da Woody Allen in Celebrity. Nel 1999 è protagonista de Il tredicesimo piano, e lo stesso anno torna a lavorare per Woody Allen in Accordi e disaccordi.
Nel 2003 recita per Neil LaBute in The Shape of Things, con il quale aveva già lavorato nella precedente trasposizione teatrale. Nel 2005 impersona la pin-up e modella bondage Bettie Page, nel film biografico diretto da Mary Harron, La scandalosa vita di Bettie Page. Nel 2007 interpreta la moglie di Christian Bale in Quel treno per Yuma. Ha recitato anche in diversi musical, tra cui Chicago e Godspell.