Hija del productor cinematográfico Bruce Paltrow y de la actriz Blythe Danner, rápidamente muestra deseos de desarrollar su carrera como actriz. Comienza sobre las tablas del escensario de un teatro junto a su madre y en 1991 obtiene su primera oportunidad en la gran pantalla con el filme ‘Grita’, junto a John Travolta y Heather Graham.
Ese mismo año consigue el papel de Wendy en ‘Hook (El capitán Garfio)’ de Steven Spielberg y, aunque a partir de entonces se hace con diversos papeles secundarios, el éxito no llega hasta 1995 cuando protagoniza junto a Brad Pitt y Morgan Freeman ‘Seven’. Tanto el éxito de la película como el popular noviazgo con Brad Pitt le proporcionan una gran fama internacional.
A partir de entonces la actriz protagonizará numerosos filmes que la consagrarán como una de las grandes actrices de Hollywood, como ‘Emma’ (1996), ‘Grandes esperanzas’ (1998), Shakespeare in love’ (1998) –con el que se hace con el Oscar a Mejor actriz-, ‘El talento de Mr. Ripley’ (1999), ‘Amor ciego’ (2001) o ‘Ironman’ (2008).