Gemma Chan urodziła się 29 listopada 1982r. w Londynie, (Anglia, Wielka Brytania), jednak wychowała się w hrabstwie Kent w South East England. Jej matka ma pochodzenie szkockie i chińskie, ojciec zaś dorastał w Hong Kongu.
Gemma potrafi grać na skrzypcach i na pianinie. Uczęszczała do Newstead Wood School for Girls w Londynie, po czym ukończyła Uniwersytet Oksfordzki na wydziale prawa oraz teatr na Drama Centre London.
W 2006r. była modelką w brytyjskiej wersji reality show "Project Runway", jedną z trzech, które doszły do finału, jednak projektant z którym pracowała, odpadł. Brała również udział w kampanii Nivea Visage, by zapłacić za studia i lekcje aktorstwa. Pojawiła się także w kampaniach dla Nokii i Selfridges oraz w magazynach takich jak "Elle", "Cosmopolitan" czy "The Sunday Times Style".
Jesienią 2009r. zagrała w odcinku specjalnym popularnego serialu "
Doktor Who", "The Water of Mars" jako geolog Mia Bennett. Otrzymała również rolę Charlotte pojawiając się regularnie w 4. i 5. sezonie serialu "
Secret Diary of a Call Girl". Następnie zagrała w produkcjach "
Fresh Meat", "
Sherlock", "
The IT Crowd", "
Shanghai", "
Exam", "
Submarine", "
Bedlam" i "
True Love".
Wystąpiła w sztuce "Turandot", reżyserii Anthony'ego Clarka, wystawianej w Hampstead Theatre w Londynie. W listopadzie 2012 r. grała w Finborough Theatre w przedstawieniu "The Sugar-Coated Bullets of the Bourgeoisie" w reżyserii Anders Lustgarten.