Charlotte Lucy Gainsbourg (Londres, 21 de julho de 1971) é uma atriz e cantora franco-inglesa. É filha do ator, compositor e cantor francês Serge Gainsbourg e da atriz Jane Birkin. Cresceu numa família ligada ao teatro e à música. Fez o seu primeiro filme em 1984, Paroles et musique. Em 1986 ganhou o César de atriz mais promissora pela sua participação no filme L'éffrontée. Em 2000, voltou a ganhá-lo, desta vez de melhor atriz coadjuvante no filme La Bûche. Em 2001, ela foi membro do júri no Festival de Cannes. Em 2009, ela recebeu o prémio de Melhor Atriz no Festival de Cannes por seu trabalho em Anticristo.