Шарлотта некоторое время увлекалась игрой на фоно, Шопеном, потом, по семейной традиции, живописью, но, в итоге, попала в кино. В возрасте 12 лет она сыграла дочь Катрин Денев (дочь – по фильму, разумеется) в фильме "Paroles et musique" ("Слова и музыка" ), затем, в 1985 году, в фильме "L'effronte" Клода Миллера (Claude Miller). Это была роль девочки-подростка, которая переживает бурный подростковый кризис. Фильм получил кучу положительной критики, массу наград и неплохую коммерческую отдачу, а сама Шарлотта удостоилась премии Сезар (без преувеличения – французский Оскар).
На этом она не остановилась, да ей и папа, собственно не дал остановиться, он снял ее в своем фильме "Charlotte for ever", где сам выступал в качестве режиссера, автора сценария, композитора и, разумеется, актера. Разумеется, кто как не Серж мог сыграть отца главной героини, к которой он, согласно сюжету этой мрачноватой драмы, питает отнюдь не только отцовский чувства. В фильме, помимо прочего, использована песня Гейнсбурга "Lemon Incest" ("Лимонный инцест" ), которую он поет дуэтом с дочкой. Затем Шарлотта снялась, вместе с матерью, в двух фильмах Аньес Варда (Agnes Varda), один из них – документальный, другой – fiction.
Чуть позже Клод Миллер предложил Шарлотте главную роль в фильме "La petite voleuse" ("Маленькая воровка" ) по сценарию Франсуа Трюффо. Актерская зрелость Шарлотты в полной мере проявилась в картине "Merci la vie" ("Спасибо, жизнь" ), где она снялась на пару с Анук Гринбер (Anouk Grinberg). Подобный road-movie мог снять только Бертран Блие (Bertrand Blier).
Хотя Шарлотту всегда привлекали роли крайне хрупких ранимых персонажей, она неожиданно сыграла блестящую, вполне светскую даму в фильме "Amoureuse" (“Влюбленная”), где ее партнером был Иван Атталь (Yvan Attal), ставший впоследствии ее мужем и отцом ее ребенка. Возврат к подростковым ролям проявился в знаменитом опусе Эндрю Биркина (брата Джейн Биркин) "The Cement Garden" (“Цементный сад”), затем – резкий крен в сторону Франко Дзефирелли с его "Jane Eyre" (одна из лучших и трогательнейших ролей Шарлотты).
Не забудем и 1996 год – фильм "Love, etc.", где Шарлотта поет одноименную песню. Фантасмагория "Anna Oz", хоть и оказалась, по мнению критиков, не бог весть чем, зато дала возможность Шарлотте впервые сняться с Жераром Ланвеном (в последствии они играли в романтической картине Брюно Нюиттена "Passionnement" – "Страстно" ).
Не менее интересное для Шарлотты "соседство" – это Патрис Леконт в "Felix et Lola" (в переводе нуждается еще меньше, чем "Anna Oz" ). Привычный образ сильной натуры, воинствующего нонконформиста (в женском роде даже не скажешь…) создан Шарлоттой в современной “рождественской” драме "La buche" (типа "Рождественский пирог". Фильм, сделанный ее мужем, Иван Атталем, озаглавлен весьма красноречиво: "Ma femme est une actrice" (“Моя жена - актриса”).
В 2000 году Генсбур получает «Сезар» уже как лучшая актриса, за фильм «Губы». Кроме этого, она номинируется на эту престижную премию ещё дважды (за «Маленькую воровку» в 1989 году и «Любовь etc.» в 1997).
В 2006 году Шарлотту можно было увидеть в психологической драме «Лемминг», где она сыграла с другой Шарлоттой - Рэмплинг. Кроме того, осенью 2006 года на мировые экраны выходит долгожданный фильм французского режиссёра, обладателя премии «Оскар» Мишеля Гондри «Наука сна», где Генсбур играет в дуэте с Гаэлем Гарсия Берналем.
Шарлотта Генсбур время от времени выступает в качестве певицы: её вокальным дебютом стал дуэт с отцом в песне Lemon Incest (1983). Затем Генсбур несколько раз записывала песни для фильмов со своим участием. Так, её можно услышать в картинах «Шарлотта навсегда» и «Любовь etc.». В 2005 году во Франции был выпущен диск Шарлотты Генсбур под названием L'une reste, l'autre part. В 2006 году ожидается выход её нового альбома 5:55.
Проблемы со здоровьем
Летом 2007 года, после незначительного происшествия во время катания на водных лыжах в США, Шарлотта начала испытывать сильные головные боли. Как позже выяснилось, она перенесла внутримозговое кровоизлияние, 5 сентября она была экстренно госпитализирована в парижскую больницу, где ей была проведена успешная операция на мозге
Личная жизнь
С 1990-х годов Шарлотта находится в гражданском браке с актёром и режиссёром Иваном Атталем (г.р.1965). У пары есть трое детей — Бен Атталь (12.06.97), Элис Атталь (08.11.02) и Джо Атталь (16.07.11).
В данный момент семейство проживает в Париже (Франция).
«Я была застенчивой и, когда меня узнавали на улицах, чувствовала себя очень неуютно. У меня была куча комплексов. Я ненавидела смотреть на себя на экране. Мне очень долго не нравилось мое лицо, но самое страшное, с чем было невозможно смириться – это мой ужасный голос. В студии на телевидении я порой не могла произнести ни слова, и когда потом пересматривала эти передачи, казалась себе такой тупицей».