Artertonova je svojo igralsko kariero začela leta 2007 z majhno vlogo v filmu St Trinian's. Prepoznavnost je pridobila z vlogami v filmih Quantum of Solace (2008), Prince of Persia:The Sands of Time (2010), Clash of the Titans (2010) in Hansel &Gretel:Witch Hunters (2013).
Arterton je bil uspešen tudi na odru. Na West Endu je debitirala leta 2008 v predstavi The Duchess of Malfi. Od takrat je nastopila v več drugih produkcijah West Enda, vključno z The Little Dog Laughed (2010) in Nell Gwynn (2016).
Leta 2010 je Arterton prejel nagrado BAFTA Rising Star. Bila je tudi nominirana za dve nagradi Olivier.
Nekatere od Artertonovih drugih pomembnih filmskih zaslug so Tamara Drewe (2010), Izginotje Alice Creed (2009) in Their Finest (2016).
Leta 2020 je Arterton igrala v Netflixovem filmu The King's Man. Zaigrala naj bi v prihajajočem filmu The Pale Blue Eye.
Artertonova je poročena z igralcem Roryjem Keenanom. Skupaj imata dva otroka.