Emma Thompson nasceu a 15 de Abril de 1959 em Paddington, Londres, numa família de actores – o pai Eric Thompson e a mãe Phyllida Law, que co-estrelou com Thompson em vários filmes. A sua irmã, Sophie Thompson, é também uma actriz. O seu pai nasceu em inglês e a sua mãe é escocesa. A inteligência de Thompson foi cultivada por uma atmosfera familiar alegre, inteligente e criativa, e ela era uma estudante popular e bem sucedida. Frequentou a Universidade de Cambridge, estudando Literatura Inglesa, e fez parte do Grupo Footlights da universidade, o famoso grupo onde, anteriormente, muitos dos membros de Monty Python se tinham conhecido.
Thompson formou-se em 1980 e iniciou a sua carreira no entretenimento, começando com stints na rádio BBC e fazendo tournées com programas de comédia. Logo teve a sua primeira grande pausa na televisão, no programa de comédia Alfresco (1983), escrevendo e actuando juntamente com os seus colegas do grupo Footlights Group, Stephen Fry e Hugh Laurie. Ela também trabalhou noutros programas de crítica de comédia televisiva em meados dos anos 80, ocasionalmente com alguns dos seus colegas do grupo Footlights, e frequentemente com o actor Robbie Coltrane.
Thompson viu-se novamente a colaborar com Fry em 1985, desta vez na sua adaptação de palco da peça “Me and My Girl” no West End de Londres, na qual teve um papel principal, interpretando Sally Smith. O espectáculo foi um sucesso e ela recebeu críticas favoráveis, e a força da sua actuação levou-a ao seu elenco como protagonista na minissérie Fortunas de Guerra da televisão BBC (1987), na qual Thompson e a sua co-estrela, Kenneth Branagh, interpretam um casal de ex-patriados ingleses que vivem na Europa de Leste quando irrompe a Segunda Guerra Mundial. Thompson ganhou um Prémio BAFTA pelo seu trabalho no programa. Casou-se com Branagh em 1989, continuou a trabalhar com ele profissionalmente, e formou com ele uma empresa de produção. No final dos anos 80 e início dos 90, ela estrelou uma série de produções televisivas e cinematográficas bem recebidas e bem sucedidas, sobretudo o seu papel principal na produção Merchant-Ivory de Howards End (1992), que confirmou a sua capacidade de realizar um filme em ambos os lados do Atlântico e a regou adequadamente com honras transatlânticas – tanto um Óscar como um prémio BAFTA.
Desde então, Thompson continuou a mover-se sem esforço entre o mundo dos filmes de arte e a grande Hollywood, embora mesmo os seus papéis de Hollywood tendam a estar em produções mais de topo de gama. Ela continua a trabalhar também na televisão, mas é geralmente muito selectiva quanto aos papéis que assume. Escreve também para o ecrã, tal como o argumento para Ang Lee’s Sense and Sensibility (1995), no qual também estrelou como Elinor Dashwood, e a adaptação telegráfica da aclamada peça Wit (2001) de Margaret Edson, na qual também estrelou.
Thompson é conhecida pela sua sofisticada, hábil, embora os seus críticos digam que é um pouco maneirista, performances, e claro, pela sua sagacidade de arco, que não tem medo de apontar para si própria – é uma auto-sagitadora destemida. Thompson e Branagh divorciaram-se em 1994, e Thompson é agora casada com o colega actor Greg Wise, que tinha representado Willoughby em Ang Lee’s Sense and Sensibility (1995). Thompson e Wise têm um filho, Gaia, nascido em 1999.