Gillian Armstrong nació en Melbourne y descubrió su pasión por el cine en la Escuela de Arte de Swinburne, de donde se licenció en 1971. Después de trabajar un año en Sydney como ayudante de montaje, fue seleccionada, con otras once personas como Phillip Noyce y Chris Noonan, para acceder al curso inaugural de la AFTRS (Escuela de Radio, Cine y Televisión Australiana).

Gillian se convirtió rápidamente en parte integrante de la nueva ola australiana de los años 70. En 1979 Gillian se convirtió en la primera mujer australiana en dirigir una película. En 1984, Armstrong dirige su primera película en EEUU, Mrs Soffel, una historia real, protagonizada por Mel Gibson y Diane Keaton y producida por Edgar Scherick y Scott Rudin. Fue nominada al Globo de Oro a la Mejor Actriz y al Oso de Oro en la Berlinale de 1985.

En 1993 recibió un reconocimiento de la Orden de Australia por sus servicios a la Industria Cinematográfica Australiana, ha recibido el premio Dorothy Azner de Dirección en los premios Crystal de Mujeres en el Cine de Los Ángeles, el premio Chauvel por su contribución a la Industria Cinematográfica Australiana, y el premio Icon a las Mujeres en Hollywood en reconocimiento a su contribución a la industria cinematográfica.