Джемма Луис Аткинсон родилась 15 ноября 1984 года в Бери, Великобритания.

Учась в старшей школе Кастелбрук, Джемма начала работать фотомоделью.

В 2001 году Джемма получила роль Лизы Хантер в сериале «Холлиокс» (1995-…) и снималась нем до 2005 года.

В 2006 году актриса сделал пластическую операцию по увеличению груди.

В 2008 году Аткинсон снялась в промо ролике видеоигры «Command & Conquer: Red Alert 3».

В 2009 году Джемма Аткинсон снялась в фильме «Буги-вуги», в котором также снялись Джиллиан Андерсон, Кристофер Ли и Шарлотта Рэмплинг.

Также в 2009 году Джемма снялась в одном эпизоде сериала «Чисто английское убийство» (1984-2010).

В 2010 году вышло четыре фильма с участием актрисы, это «Baseline», «13 часов», «Магазин сладостей» и «Черная книга».

В 2011 году Джемма получила роль Ханны в фильме «Как прекратить быть неудачником», а также снялась в одном эпизоде сериала «Улица Ватерлоо».

В 2012 году Аткинсон сыграла одну из ведущих ролей в фильме «Рождённый летать», а в 2013 году - в фильме «Тайна перевала Дятлова».

В том же 2013 году с участием Джеммы вышла музыкальная драма «Магазин сладостей».

В 2014 году Аткинсон получила главные роли в двух картинах - индийском детективе «Лихорадка» и британской комедии «The Confusion of Tongues», выход которых запланирован на 2015 год.

В начале 2015 года Джемма приступила к съемкам в сериале «Эммердейл», где ей досталась роль Карли Хоуп.