Gemma Chan lahir pada 29 November 1982 di London, Inggris. Ia dibesarkan di Kent, Inggris, oleh kedua orang tuanya yang merupakan imigran dari Tiongkok. Ayahnya adalah seorang insinyur, sementara ibunya adalah seorang apoteker yang berasal dari Hong Kong. Chan belajar hukum di Worcester College, Oxford, tetapi kemudian memilih untuk mengejar karier di dunia seni peran. Setelah belajar akting di Drama Centre London, ia mulai tampil di berbagai film dan serial televisi. Chan dikenal secara internasional melalui perannya di Crazy Rich Asians (2018) dan Marvel Cinematic Universe sebagai Sersi dalam Eternals (2021).