イギリス・ロンドン生まれ。歌手のセルジュ・ゲンズブールと女優のジェーン・バーキンを両親に持ち、84年の「残火」でカトリーヌ・ドヌーヴの娘役として映画デビュー。翌年には初主演作「なまいきシャルロット」でセザール賞の有望若手女優賞を史上最年少で受賞した。その後も「小さな泥棒」（88）、「アンナ・オズ」（96）、「フェリックスとローラ」（00）などに出演し、01年には俳優の夫イヴァン・アタルが監督した「ぼくの妻はシャルロット・ケンズブール」に本人役で出演。さらにラース・フォンリアー監督と組んだ「アンチクライスト」（09）ではヌードシーンもある過激な役を熱演、カンヌ国際映画祭女優賞に輝いた。