Née le 21 juillet 1971 à Londres, elle s'est imposée dans le cœur de beaucoup par sa personnalité attachante, un parcours éclectique sur grand écran et ses talents musicaux. Très tôt initiée au piano, longtemps attirée par la peinture, elle est à 12 ans sur les deux fronts : musical, en chantant « Lemon incest » en duo avec son père, et cinématographique, déjà craquante dans le tendre Paroles et musique, où elle est la fille de Catherine Deneuve. Dans L'effrontée, de Claude Miller, Charlotte rayonne littéralement dans la peau de cette jeune fille, entre enfance et adolescence, fascinée par une pianiste surdouée du même âge qu'elle. Le public et la critique sont tombés amoureux de cette frêle silhouette qui masque à peine un tempérament singulier. Ses remerciements émus et balbutiants lorsqu'elle reçoit le César du meilleur espoir féminin en 1986 ont marqué les mémoires.
Suivent trois films plus intimistes : Charlotte for ever, réalisé par Serge Gainsbourg, qui suscite la controverse (la confusion entre fiction - un scénariste à la dérive entretient une relation ambiguë avec sa fille - et vérité), puis deux longs d'Agnès Varda, dont Jane B. par Agnès V., projection intime et fantasmée de Jane Birkin, où Charlotte joue... la fille de Jane. La même année, elle fête ses retrouvailles avec Claude Miller, le temps d'un film, La petite voleuse, où elle est Janine, une jeune femme en rébellion contre la société des années 50. Cette fois, c'est dans la catégorie « Meilleure actrice », qu'elle concourt aux César 1989, sans obtenir la consécration. Elle tourne aussi en famille, pour son oncle, Andrew Birkin, (The Cement Garden) et son beau-père Jacques Doillon (Amoureuse), s'immerge dans l'univers déroutant de Bertrand Blier (Merci la vie, où elle forme un tandem détonnant avec Anouk Grinberg), joue pour un Eric Rochant touché par la grâce (Aux yeux du monde) et participe de la douce mélancolie distillée par Marion Vernoux dans Love, etc..., chronique d'un triangle amoureux qui vaut à Charlotte Gainsbourg une nouvelle nomination au César de la meilleure actrice en 1997. Lors de la même cérémonie, trois ans plus tard, elle obtient le César du meilleur second rôle féminin grâce à La bûche de Danielle Thompson, un portrait de famille acide et tendre, où l'actrice s'adonne pleinement à la comédie en incarnant la rebelle du clan.
Autre rencontre déterminante, celle d'Yvan Attal, son mari, qui la sublime dans Ma femme est une actrice, une pétillante comédie au titre trompe-l'œil. Yvan Attal la mettra de nouveau en scène dans Ils se marièrent et eurent beaucoup d'enfants, au ton plus amer et désenchanté. Entre temps, le charme de Charlotte s'est exporté, en Italie (Le soleil même la nuit), en Angleterre (Suspicion), ou à l'occasion d'une coproduction européenne (Jane Eyre). Les années 2000 lui apportent, toujours à l'étranger, des petits bijoux : c'est le cas du bouleversant 21 grammes, où elle interprète la compagne d'un Sean Penn mourant, de The golden door d'Emanuele Crialese sur le rêve d'un exil américain stoppé net par la réalité d'Ellis Island, et surtout de La science des rêves, où Michel Gondry envoie valser les règles de la comédie romantique au profit d'une narration poétique et burlesque. Charlotte Gainsbourg y est encore une fois d'une authenticité solaire, même si le côté obscur de son personnage dans Lemming, ou, au contraire, léger de Prête-moi ta main (succès commercial et nouvelle nomination au César de la meilleure actrice) lui vont aussi bien. Après I'm not there, on retrouve l'actrice à l'affiche de City of Your Final Destination, de James Ivory, avec Anthony Hopkins et Laura Linney, sans oublier de suivre, à la note près, la suite de ses aventures musicales, après le succès mérité de son dernier album, « 5:55 », fort de sa collaboration avec le groupe « Air ».
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