艾玛·汤普森于1959年出生在伦敦帕丁顿（Paddington）地区。她出身戏剧世家，父亲艾瑞克·汤普森（Eric Thompson）为剧场导演，最著名的作品是儿童电视剧《神奇的旋转木马》（The Magic Roundabout），它曾于1960年代至1970年代之间于BBC拨映。而她的母亲费莉·达洛（Phyllida Law）来自苏格兰，她与妹妹苏菲·汤普森（Sophie Thompson）都是演员。埃玛·汤普森曾经在苏格兰呆过一阵子，她说她在“感受苏格兰”。艾玛从小充满欢乐的家庭氛围里长大，当年的她是个成绩优秀的女学生。她后来进入剑桥大学纽纳姆学院英国文学系就读。她在校时即开始参加剑桥大学的戏剧社团脚灯俱乐部（Cambridge Footlights），并担任副主席，当时史提芬·费亚与侯·罗利等人也参予这个社团。她也是剑桥第一个女子讽喻剧团WOMAN"S HOUR的发起人之一。
1980年大学毕业后，艾玛开始了自己在娱乐圈的事业，而且很快的在西区剧院的音乐剧《Me And My Girl》中演出。艾玛·汤普森接下来则参予BBC的电视剧《Fortunes of War》。很快取得电视表演领域里的突破。上世纪80年代中期，她还做了几年时间的电视喜剧评论，有时和Footlights戏剧表演小组的校友合作共事。
汤普森早期的演出包括1983年及1984年拨放的电视剧《Alfresco》，史提芬·费亚、班·艾尔顿（Ben Elton）与侯·罗利(Hugh Laurie) 也都参予演出。她在演员生涯的首次突破性表现是在1987年，当时她参加电视剧《Tutti Frutti》的演出，并在剧中扮演一位红发吉他手Suzi Kettles。埃玛·汤普森也因此获得英国电影暨戏剧学院电视类最佳女主角奖。
1985年，艾玛和剑桥校友史蒂芬·弗莱(Stephen Fry)合作，在后者改编的舞台剧《Me and My Girl》中担任领衔主演，显示出深厚的表演功力，取得轰动性成功，艾玛因此成为BBC电视连续短剧的一名领军人物。后来，她和肯尼思·布纳格(Kenneth Branagh)联合主演的《Fortunes of War》，为她赢得了更多观众，她也因此获得英国电影和电视艺术学院大奖。
1989年，艾玛和谈吐优雅的布纳格结婚，两人创建了一个制片公司。埃玛·汤普森首次成担任主角是在1989年，当时她参加理查·柯蒂斯（Richard Curtis）所执导的喜剧爱情电影《高个子》（The Tall Guy）的演出，并与杰夫·高布伦有对手戏。80年代末90年代初，艾玛相继出演了一系列电视和电影作品，其中《霍华德庄园》(Howards End)(1992)帮她实现了奥斯卡影后梦。
1994年，因《去日留痕》(The Remains of the Day)和《因父之名》(In the Name of the Father)获得同届奥斯卡最佳女主角和最佳女配角两项提名，这在奥斯卡历史上并不多见。
此后，艾玛继续在艺术影片和好莱坞主流电影两个领域里努力，同时不放弃电视表演事业，这时，她对选择电视角色的要求大大提高。百忙之中她还尝试剧本写作，将英国作家简奥斯汀的名著《理智与情感》(Sense and Sensibility)改编成同名电影，并请来台湾导演李安执导。虽然影评家批评她的表演有些矫饰，但艾玛·汤普森还是以演技老道著称于世，也从来不惧怕进行自我讽刺。她也通过改编《理智与情感》，获得了第二座小金人。
1995年，艾玛和布纳格离婚，现任丈夫是电影《理智与情感》的合作同事格雷格·怀兹(Greg Wise)，两人现有一个7岁的女儿盖亚.汤普森.怀兹。
埃玛·汤普森在1996年参与台湾导演李安执导的电影《理智与情感》，并因此获得奥斯卡最佳改编剧本奖，并且再度入围奥斯卡最佳女主角奖。当时英国著名演员休·葛兰及凯特·温斯蕾也在电影中扮演吃重的角色。她后来说她将2个奥斯卡奖座放置在浴室里，而且尴尬的说应该要把它们放置在更突出的地方。埃玛·汤普森也曾在电视节目《QI》中透漏她曾经因为电脑故障而遗失《理智与情感》的剧本，因为当时修理员没办法复原资料，所以只好她搭出租车将电脑拿到朋友史蒂芬·弗莱的家中，并与演员侯罗利一起耗费7个小时才将剧本还原。
埃玛·汤普森的电视作品包括2001年HBO的电视剧《Wit》（她在剧中饰演一位垂死的癌症病人）及2003年的T电视剧《天使在美国》（她饰演多个不同的角色）。她在电视剧《Ellen》的演出（饰演的角色是自己）也让她在1998年获得艾美奖喜剧类剧集最佳女客串演员的肯定。
艾玛同时也在众多哈迷的期望下应邀出演了哈利·波特里的有点疯疯癫癫神经质的占卜课教师西比尔特里劳妮。让一向淑女稳重的她演一个疯颠颠的女巫，确实有点损艾玛的形象。不过艾玛对此毫不在乎，她顶着爆炸头努力演好每一个镜头，她说为了表演可以不惜牺牲自己的形象，并且自己对阿方索·卡隆（哈利波特与阿兹卡班囚徒导演）十分信任。但是出演了3部哈利波特的她却又辞演了。据说跑龙套让这位奥斯卡影后有些不满，再加上由她自己改编的魔法保姆麦克菲又获得了续集权。显然艾玛是比较看重自己的电影，所以就干脆辞退了西比尔这个角色。用她自己的话说：“在哈利波特中我的戏份少得可怜。且原本在原著中挺重要的一个角色，在电影版里镜头寥寥无几，而且在第七部更是少得可怜。再加上我的电影有要出续集，所以我辞退了这个角色。”
她也在科幻电影《我是传奇》当中有短暂的演出。
