Родилась в Лондоне 15 апреля 1959 года. Ее мать и отец – известные актеры Филлида Ло и Эрик Томпсон, а ее сестра Софи тоже актриса.
Эмма училась в лондонской школе Кэмдена для девочек, а затем в Кембриджском университете, где участвовала в постановках комических сценок. После окончания курса девушка стала выступать в труппе «Footlights».
В 1987 году Эммаа впервые появилась на экране в сериалах «Тутти Фрутти» и «Фортуна войны», которые принесли начинающей актрисе известность. Спустя два года вышла комедия «Долговязый» Мэла Смита, в которой Томпсон сыграла главную роль. В 1992 году Эмма Томпсон дебютировала в голливудском кино – ленте «Говардс Энд», за которую Томпсон выдвинули на «Оскар» в номинации «Лучшая женская роль», «Золотой глобус» и BAFTA. В следующем году она сыграла в фильмах «Остаток дня» и «Во имя отца».
В 1995 году актриса сыграла в экранизации романа Джейн Остин «Разум и чувства», также она сама написала сценарий к этому фильму. Как актрису и сценариста Эмму Томпсон снова номинировали на премии «Оскар» и «Золотой глобус», и в результате ей дали обе награды в номинации «Лучший сценарий».
В 1998 году Томпсон сыграла в политическом фильме «Основные цвета» вместе с актером Джоном Траволтой. Позже Томпсон снялась в роли профессора Сивиллы Трелони в экранизациях книг про Гарри Поттера, однако, как заявила актриса, для нее эти съемки оказались не особенно интересными.
В 2005 году вышла семейная комедия «Моя ужасная няня», в которой Томпсон исполнила главную роль и также выступила автором сценария, который она писала в течение девяти лет. Спустя 5 лет вышел сиквел этого фильма – «Моя ужасная няня-2».
В 2013 году Эмма Томпсон снялась вместе с Томом Хэнксом в трагикомедии «Спасти мистера Бэнкса», в которой ей досталась роль английской писательницы Памелы Трэверс. Участие актрисы в этом фильме было высоко оценено кинокритиками они пророчили ей номинацию на «Оскар», но Томпсон не удалось попасть в шорт-лист.
Большую часть жизни Эмма Томпсон проводит в Шотландии, где сейчас у актрисы есть второй дом.
У Томпсон был неудачный брак с актером Кеннетом Браном – они развелись в 1995 году после шести лет совместной жизни. В 1999 году у актрисы родилась дочь от актера Грега Уайза, который младше ее на 7 лет. В 2003 году Томпсон вышла замуж за Уайза, и в этом же году пара усыновила ребенка из Руанды, чья семья погибла во время геноцида.
