영국에서 태어난 엠마 톰슨은 영문학을 전공했다. 그녀는 본래 조지 엘리엇 같은 작가가 되고 싶어했지만, 가족들이 모두 연극계 출신이었던 것에 영항을 받아, 대학에서는 아마추어 극단에서 활동하게 되고 그녀는 배우가 되겠다는 결심을 굳히게 된다.

엠마 톰슨이 졸업 이후 처음으로 시도했던 연기는 코미디였다. 전 남편 케네스 브래너와 함께 작업했던 네 편의 영화 중 , , 세 편에서 모두 엠마 톰슨은 코미디 연기를 보여준다. 비록 는 코미디가 아니었지만 엠마 톰슨이 나오는 부분만은 순수한 코미디였다. 로맨틱한 미스터리물이었던 도 코미디와 결코 무관한 작품은 아니었다.

그러나 헐리우드에 진출한 이후에는 시대물에 주로 출연하였다. 1992년 와 1995년 로 아카데미 여우주연상을 수상하였고, , 등의 작품에서도 좋은 연기를 선보였다. 특히, 에서는 각색작업도 맡아 작가의 꿈을 이루기도 하였다.

2001년에는 마가렛 에드슨의 희곡을 각색한 의 주연인 비비안 베어링 역을 맡아 철저하게 지적이고 이성적인 인물을 연기하였다. 이외에 의 목소리 연기, ,에 출연하였다.

그녀는 윌 페렐, 더스틴 호프만, 매기 질렌홀, 퀸 라티파와 함께 출연했으며 2006년에 개봉할 에 출연하였고, ,등의 영화에 출연하며 꾸준히 연기활동을 하고 있다.