Emma Thompson werd op 15 april 1959 geboren in Paddington, Londen, in een familie van acteurs – vader Eric Thompson en moeder Phyllida Law, die met Thompson in verschillende films heeft gespeeld. Haar zus, Sophie Thompson, is ook een acteur. Haar vader is in Engeland geboren en haar moeder is in Schotland geboren. Thompsons geestigheid werd gecultiveerd door een vrolijke, slimme, creatieve familiesfeer, en ze was een populaire en succesvolle studente. Ze studeerde Engelse literatuur aan de universiteit van Cambridge en maakte deel uit van de Footlights Group van de universiteit, de beroemde groep waar veel van de Monty Python-leden elkaar voor het eerst hadden ontmoet.
Thompson studeerde af in 1980 en begon haar carrière in het amusement, te beginnen met stints op de BBC-radio en tournees met comedyshows. Ze kreeg al snel haar eerste grote doorbraak op televisie, in het komedie sketch programma Alfresco (1983), waar ze schreef en optrad samen met haar mede Footlights Group alumni Stephen Fry en Hugh Laurie. In het midden van de jaren tachtig werkte ze ook mee aan andere tv-komedieprogramma’s, af en toe met enkele van haar mede-Footlights alumni, en vaak met acteur Robbie Coltrane.
Thompson werkte in 1985 opnieuw samen met Fry, dit keer in zijn toneelbewerking van het toneelstuk “Me and My Girl” in het Londense West End, waarin ze een hoofdrol speelde, als Sally Smith. De show was een succes en ze kreeg lovende kritieken, en de kracht van haar optreden leidde tot haar casting als de hoofdrol in de BBC televisie miniserie Fortunes of War (1987), waarin Thompson en haar tegenspeler, Kenneth Branagh, een Engels ex-patriate echtpaar spelen dat in Oost-Europa woont als de Tweede Wereldoorlog uitbreekt. Thompson won een BAFTA Award voor haar werk in het programma. Ze trouwde in 1989 met Branagh, bleef professioneel met hem samenwerken en vormde samen met hem een productiemaatschappij. Eind jaren ’80 en begin jaren ’90 speelde ze in een reeks goed ontvangen en succesvolle televisie- en filmproducties, met als hoogtepunt haar hoofdrol in de Merchant-Ivory productie van Howards End (1992), die bevestigde dat ze een film aan beide kanten van de Atlantische Oceaan kan dragen en die haar op gepaste wijze overlaadde met trans-Atlantische onderscheidingen – zowel een Oscar als een BAFTA award.indsdien beweegt Thompson zich moeiteloos tussen de kunstfilmwereld en mainstream Hollywood, hoewel zelfs haar Hollywood-rollen meestal in duurdere producties te zien zijn. Ze werkt ook nog steeds op televisie, maar is over het algemeen zeer selectief in de rollen die ze aanneemt. Ze schrijft ook voor het scherm, zoals het scenario voor Ang Lee’s Sense and Sensibility (1995), waarin ze ook de hoofdrol speelde als Elinor Dashwood, en de verfilming van Margaret Edson’s veelgeprezen toneelstuk Wit (2001), waarin ze ook de hoofdrol speelde.
Thompson staat bekend om haar verfijnde, bekwame, hoewel volgens critici ietwat gemaniëreerde, optredens, en natuurlijk om haar scherpzinnigheid, die ze niet schuwt om naar zichzelf te wijzen – ze is een onverschrokken zelf-satiricus. Thompson en Branagh scheidden in 1994, en Thompson is nu getrouwd met collega-acteur Greg Wise, die Willoughby speelde in Ang Lee’s Sense and Sensibility (1995). Thompson en Wise hebben één kind, Gaia, geboren in 1999.