Filha do diretor Bruce Paltrow e da atriz Blythe Danner, estreou-se no cinema fazendo parte do filme de Steven Spielberg "Hook" (1991). Seu Óscar de Melhor Atriz (principal) veio em 1998, pelo filme Shakespeare Apaixonado.
Teve um namoro muito comentado pela mídia com o ator Brad Pitt, eles chegaram a ficar noivos e se conheceram nas gravações do filme Seven, o namoro foi de 1995 à 1997. Já namorou Ben Affleck, Luke Wilson, Chris Heinz, e Robert Sean Leonard.
Gwyneth se casou em 5 de dezembro de 2003 com Chris Martin, vocalista da banda de rock inglesa Coldplay, com quem tem dois filhos: Apple Blythe Alison Martin nascida em 14 de maio de 2004 e Moses Bruce Anthony Martin nascido em 10 de abril de 2006.
