1971年7月21日、ロンドン生まれ。父はセルジュ・ゲンズブール、母はジェーン・バーキン。
13歳のときに『残火』で映画デビュー。この映画を見たクロード・ミレールに気に入られ、85年に『なまいきシャルロット』でヒロイン、シャルロット役に抜擢、フランス中に“シャルロット旋風”を巻き起こし、女優としてもセザール賞有望若手女優賞に輝き、一躍注目される存在に。
86年にセルジュの監督した『シャルロット・フォー・エヴァー』で父と共演、主題歌「レモン・インセスト」をデュエットし、大ヒット。
続いて、セルジュがプロデュースしたアルバム「魅少女・シャルロット」もナンバーワン・セールスを記録した。
88年にはトリュフォーの遺稿をミレールが監督した『小さな泥棒』でセザール賞主演女優賞候補となり、名実ともにトップ女優に。
91年にエリック・ロシャンの『愛を止めないで』で共演したイヴァン・アタルと恋におち、97年夏に男児ベンを出産した。
一方、94年にはゲテ=モンパルナス座で、デヴィッド・マメット作、モーリス・ベニシュー演出の「オリアナ」で舞台進出し、モリエール賞話題賞候補になるなど、多彩な活躍ぶりをみせている。
その後、セザール賞では、96年の『ラブetc.』で2度目の主演女優賞候補となり、99年の『ブッシュ・ド・ノエル』で助演女優賞を受賞。
新作は、イヴァン・アタルの初監督作品「私の妻は女優」“Ma femme est une actrice”で、女優役を演じている。