Детство Гвинет прошло в Калифорнии в Санта-Монике. Чуть повзрослев, она посещала нью-йоркскую частную школу для девочек. Какое-то время Пелтроу посвятила изучению истории искусств. Затем бросила всё и полностью посвятила себя актёрскому ремеслу. Первая роль в кино – Ребекка в фильме «Крик» (1991). Затем последовала небольшая работа в проекте друга семьи Стивена Спилберга «Капитан Крюк». Настоящая популярность пришла к актрисе после съёмок в картине «Семь». С этого фильма начинается и её роман с секс-символом Голливуда Брэдом Питтом.
В 1996 году вышла «Эмма». Критики приняли её более-менее благосклонно. Затем последовали «Осторожно, двери закрываются», «Большие надежды», «Идеальное убийство», «Наследство». Лишь в 1998 году Гвинет Пэлтроу получила одну из главных ролей в фильме «Влюблённый Шекспир». За эту работу ей присудили Оскара. После этого, само собой разумеется, ей открылся путь в Голливуд. Она приняла участие в таких картинах, как «Талантливый мистер Рипли», «Практикантка», «Семейка Тененбаум», «Любовь зла», «Остин Пауэрс: Голдмембер», «Вид сверху лучше». В 2005 году на экраны вышла кинолента «Доказательство». Как говорит сама актриса, работая над ней, она вложила всю свою душу. Не менее важным для себя она считает съёмки в «Семейке Тенненбаум».
Помимо кино, Гвинет Пэлтроу увлекается музыкой. В 2000 году совместно с Хью Льюис она записала сингл «Cruisin». А два года спустя составила компанию Шерил Кроу в записи её альбома «C’mon, C’mon». В частности, её голос можно услышать в композиции «It’s Only Love».
Гвинет Пэлтроу встречалась с самыми красивыми мужчинами Голливуда – Брэдом Питтом и Беном Аффлеком. Сейчас актриса замужем за фронтменом «Coldplay» Крисом Мартином. Пара воспитывает дочь Эппл и сына Мозеса.