Emma Thompson nasce a Paddington, uno dei quartieri di Londra, in Inghilterra il 15 aprile 1959.
È figlia di Eric Thompson, un attore inglese famoso per aver fatto da voce narrante nella serie televisiva "The magic Roundabout", e di Phyllida Law, un'attrice scozzese. Emma ha anche una sorella, Sophie, di tre anni più giovane, attrice anch'essa.
Emma frequentò prima la Camden School for Girls e poi intraprese gli studi in letteratura inglese al Newnham College di Cambridge, dove divenne membro e vice-presidente del "Footlights Comedy Club" un club di teatro amatoriale. Mentre faceva parte di questo Club, Emma, incontrò e divenne buona amica di Hugh Laurie, meglio noto come Doctor House.
Completata la sua educazione, divenne famosa con il ruolo da protagonista nella serie tv della BBC "Fortunes of War" dove recitava anche Kenneth Branagh, che sposò il 20 agosto 1989.
Recitarono insieme in molti film tra cui "L'altro delitto"(1991), "Henry V"(1989) e "Molto rumore per nulla"(1993). Ma il loro matrimonio non era destinato a durare, infatti divorziarono nell'ottobre del 1995.
Emma diventa famosa a livello internazionale grazie al ruolo di Margaret in "Casa Howard" del 1992, questa interpretazione le valse il premio Oscar come miglior attrice protagonista.
Nel 1993 gira "Nel nome del padre" con Daniel Day Lewis ed è tra le nomination per miglior attrice non protagonista.
Nel 1995 Emma vince il suo secondo premio Oscar come sceneggiatrice per la trasposizione cinematografica del capolavoro di Jane Austen "Ragione e Sentimento" in cui ricopre anche il ruolo principale di Elinor Dashwood.
Emma Thompson è stata la prima ed è ancora l'unica che abbia vinto due premi Oscar sia come attrice che come sceneggiatrice; in un'intervista ha dichiarato di aver messo entrambe le statuette nel suo bagno, perché si vergognava di esporle in un luogo più consono nella sua casa.
Con la carriera così ben avviata l'attrice può permettersi di alternare ruoli impegnati in film come "Carrington"(1995) o "L'ospite d'inverno"(1997) a ruoli più leggeri come in "Love Actually" (2003) o "Harry Potter e il Prigioniero di Azkaban" in cui ricopre il ruolo di Sibilla Cooman, professoressa di Divinazione, dimostrando la suo bravura nel ricoprire qualsiasi ruolo.
Nel 1997 vince il suo unico Emmy Award per la sua apparizione come guest star in un episodio della serie "Ellen" in cui faceva la parodia di se stessa.
Nel 2005 Emma firma la sua seconda sceneggiatura per il film "Nanny McPhee" in cui ricopre il ruolo della protagonista, la tata appunto.
Nel 2003si è risposata con l'attore Greg Wise conosciuto sul set di "Ragione e Sentimento" da cui ha avuto una bambina, Gaia Romilly, nel 1999.