Karen Sheila Gillan (Inverness, 28 november 1987) is een Schots actrice, filmmaker en voormalig model. Ze verwierf bekendheid met haar rol als Amy Pond in het vijfde seizoen van de in 2005 vernieuwde Britse sciencefictionserie Doctor Who.
Gillan werd geboren en groeide op in de Schotse plaats Inverness. Haar vader, Raymond John, is manager van een buurthuis. Haar moeder, Marie, woont in Kinmylies. Toen Gillan zestien jaar oud was, besloot ze te gaan acteren. Ze volgde een acteeropleiding aan het Edinburgh's Telford College en ging later naar de Italia Conti Academy of Theatre Arts in Londen.
Ze werkte in 2007 en 2008 als model voor onder anderen Allegra Hicks en Nicola Roberts. Haar acteercarrière begon met gastrollen in enkele televisieseries en in The Kevin Bishop Show had ze haar eerste langdurige rol. Daarnaast speelde ze de hoofdrol in een horrorproject van de British Broadcasting Corporation.