Bien que née à Los Angeles en Californie, elle grandit à Santa Monica où elle fréquente la Crossroads School[16]. Elle déménage dans le Massachusetts à l'âge de onze ans pour suivre sa famille sur le tournage d’un film. Elle reçoit alors de ses parents ses premières leçons sur l’art de jouer la comédie. Pourtant, ses parents s'opposent à ce que leur fille s'engage dans une carrière de comédienne. Après avoir été à l'école Saint Augustine By The Sea, elle quitte Los Angeles pour New York, où ses parents et son frère Jake s'installent également. Elle suit alors des études à la Spence School, une école privée pour filles à Manhattan[16], et en 1987, dans le cadre d'un programme d'échange étudiant, elle passe plus d'un an à Talavera de la Reina en Espagne pour apprendre l'espagnol[17],[18]. Elle retourne ensuite en Californie, à Santa Barbara, pour étudier l'histoire de l'art à l'université de Californie, puis elle abandonne ses études pour devenir actrice[19]. Ses parents voyageant fréquemment dans le midi de la France pour les vacances durant son enfance, elle sait également converser en français[20],[21].
En juillet 2008, pour le lancement du parfum Sensuous, d'Estée Lauder.
Elle a été la petite amie de Brad Pitt durant trois ans, avec qui elle rompt ses fiançailles, ensuite elle fréquente Ben Affleck, pendant trois ans également, puis brièvement avec Luke Wilson[22].
Elle a 30 ans lorsque son père meurt des suites d'un cancer de la gorge, elle rencontre la même année Chris Martin, le chanteur de Coldplay, lors d'un concert en backstage. Ils se marient le et Gwyneth Paltrow donne rapidement naissance à son premier enfant le 14 , une fille prénommée Apple. Elle consacre l'année 2004 à sa fille avant d'être enceinte à nouveau et de donner naissance le 8 avril 2006 à un garçon prénommé Moses[11], en référence à une chanson écrite pour elle en 2003 par Chris Martin. Après les naissances d'Apple et de Moses, Gwyneth est à nouveau enceinte mais fait une fausse couche[23].
En 2008, Chris Martin et elle sont élus « le couple de célébrités le plus énervant de l'année » par la BBC[24].
En 2013, elle est élue « plus belle femme du monde » par le magazine People[27],[28].
Le , elle annonce sur son blog qu'elle se sépare de Chris Martin[29]. Elle quitte alors Londres et retourne vivre à Los Angeles.
En 2016, elle officialise sa relation avec le producteur Brad Falchuk rencontré sur le plateau de Glee en 2010[30]. Ils se fiancent le et se marient le 29 septembre 2018[31]. Ensemble, ils pratiquent la méditation transcendantale[32].
En 2017, elle a révélé que pendant le tournage d’Emma (1996), le producteur Harvey Weinstein lui avait fait des avances sexuelles non désirées. Elle s’est confiée à son fiancé de l’époque, Brad Pitt, qui a ensuite confronté le producteur lors d’un événement de l’industrie. Weinstein a ensuite averti Paltrow de ne le dire à personne d’autre[33]. Elle a été, en 2017, une source majeure pour un article écrit par les journalistes d’investigation du New York TimesJodi Kantor et Megan Twohey sur les cas d’abus sexuels de Harvey Weinstein.
En 2008, Gwyneth Paltrow lance Goop(en), un site internet dédié au bien-être. La communauté scientifique et de nombreux professionnels de santé critiquent les produits, conseils et avis, parfois mensongers voire dangereux basés sur la pseudoscience, qui y sont prodigués (œuf de jade dans le vagin, lien entre soutien-gorge et cancer, compléments alimentaires, lavement intime par vapeur infrarouge ou avec du café, patch guérisseur…)[34],[35],[36],[37],[38],[39].
L'Express souligne qu'avec un nombre d'abonnés important, ce site devient, en quelques années, « une référence incontournable en matière de détox et de philosophie de vie holistique », entrainant des revenus importants pour l'actrice au milieu des années 2010[40].
En parallèle elle publie des livres comme Goop Clean Beauty chez Hachette ou organise des séminaires coûteux mais suivis[40]. Une décennie après le web, elle publie avec Condé Nast un magazine reprenant les thèmes « santé », « alimentation », « mode » ou « bien-être » de son site internet[40]. Diffusée trimestriellement, c'est une collaboration entre l'équipe de Gwyneth Paltrow et l'éditeur américain[40].
En mai 2019, Paltrow et l'acteur Bradley Whitford organisent une collecte de fonds pour le candidat démocrate à la présidence, le maire Pete Buttigieg[44].
En avril 2020, Gwyneth Paltrow, ainsi que d'autres célébrités, discutent en Zoom sur Internet de la pandémie de COVID-19 avec l'immunologisteAnthony Fauci afin d'encourager à adopter les précautions appropriées parmi leurs abonnés[45].
Le , Gwyneth Paltrow prend une leçon de ski avec un moniteur au Deer Valley Resort lorsqu'elle est victime d'une collision avec un opticien skiant sur la même piste. L'homme âgé de 76 ans accuse l'actrice de lui avoir foncé dessus par-derrière et décide de la poursuivre en justice en lui réclamant plus de trois millions de dollars, lui imputant le fait de s'être enfuie et donc de ne pas lui avoir porté assistance, puis de « négligence simple », lorsque cet homme se rend compte qu'il ne peut pas prouver le délit de fuite. Il lui réclame dès lors 300 000 dollars. Les examens effectués par les experts prouvant que l'opticien est bien responsable de l'accident, l'actrice remporte son procès en mars 2023, mais elle ne réclame aucune somme au titre des dommages subis[46],[47].
En 1990, elle joue au théâtre aux côtés de sa mère au Williamstown Theater dans la pièce Picnic. Des critiques encourageantes l'incitent à abandonner ses études d'anthropologie pour devenir actrice à plein temps.
Elle fait ses débuts au cinéma dans le film Un cri du cœur, (1991) de Jeffrey Hornaday, en donnant la réplique à John Travolta et Heather Graham. La même année, elle assiste avec son père à une projection du Silence des agneaux en compagnie de Steven Spielberg et de son épouse Kate Capshaw (que Bruce Paltrow avait dirigée en 1982 dans le film A Little Sex) : la même année, le cinéaste a alors l'idée de lui proposer le rôle de la jeune Wendy dans Hook, une réinvention du classique de la littérature Peter Pan, que le cinéaste tourne en 1991. Elle obtient l'année suivante le rôle principal dans le téléfilm Cruel Doubt.
Mais c'est la sortie du thriller Seven de David Fincher en 1995, qui la révèle à une audience mondiale. Le succès international du film, associé à son nouveau statut de petite amie de Brad Pitt, lui apporte une notoriété soudaine. Son rôle étant relativement réduit, c'est d'ailleurs davantage à son état civil qu'elle doit désormais sa renommée, que pour ses talents d’actrice. Toutefois, le tout Hollywood ne reste pas insensible à sa beauté diaphane et elle se voit cantonnée à des personnages féminins à la fois romantiques et fragiles, comme en témoignent ses prestations dans Emma, l'entremetteuse (1996), Les Grandes Espérances (1998), Du venin dans les veines (1998) et Pile et Face (1998).
Durant cette période d'ascension, seul le drame indépendant Double Mise, première réalisation de Paul Thomas Anderson, sorti en 1996, lui permet de livrer une performance plus complexe, en prostituée esseulée et tourmentée. Cette performance précède celle de la reconnaissance critique.
En 1999, à 27 ans, l'actrice décroche l'Oscar de la meilleure actrice pour son rôle d'apprentie comédienne dans Shakespeare in Love, romance historique de John Madden. Cette consécration professionnelle survient après sa rupture d'avec Brad Pitt. Le long-métrage remporte 7 Oscars au total, dont celui du meilleur film, battant au passage les films de guerre La Ligne rouge de Terrence Malick et Il faut sauver le soldat Ryan, de Steven Spielberg. Cette foison de récompenses sera ainsi rapidement critiquée, certains journalistes y voyant une œuvre largement surestimée [48]. L'actrice alimente aussi les tabloïds en parallèle : elle tombe en effet sous le charme, à la ville comme à l'écran, de son partenaire Ben Affleck.
En 2003, elle tente de revenir vers un registre plus dramatique en interprétant le rôle-titre du biopicSylvia, de Christine Jeffs, qui passe néanmoins inaperçu commercialement, et est mal reçu par la critique. Elle poursuit l'année suivante en participant à son premier blockbuster : le futuriste et ambitieux Capitaine Sky et le Monde de demain, mis en scène par Kerry Conran. Les critiques américaines sont positives, mais c'est un nouvel échec commercial[49].
Elle accepte donc d'incarner la secrétaire du héros du blockbuster de super-hérosIron Man, porté par la star sur le retour Robert Downey Jr.. Le film est un succès critique et commercial mondial et lance une nouvelle franchise. Son rôle de Virginia « Pepper » Potts, est développé dans les opus suivants, Iron Man 2, et surtout dans Iron Man 3. Parallèlement, elle s'investit dans des projets indépendants.
En 2008, elle joue l'une des deux femmes faisant douter Joaquin Phoenix dans le drame indépendant Two Lovers[51] de James Gray, qui reçoit d'excellentes critiques. Mais le drame musical Country Strong, écrit et réalisé par Shana Feste, dont elle joue le rôle principal, est mal reçu par la critique, tout comme la comédie chorale Sex Therapy, de Stuart Blumberg, qui passe quant à elle inaperçue.
Mais c'est en 2010, en acceptant l'offre de Ryan Murphy d'apparaître dans sa série musicale Glee, qu'elle confirme son retour. Durant trois épisodes, elle y incarne une professeur remplaçante du nom de Holly Holliday. Dans les épisodes sept, quinze et dix-sept de la saison 2, elle interprète respectivement la chanson de Cee Lo GreenForget You et celle de RihannaUmbrella, Landslide de Stevie Nicks, Do You Wanna Touch Me? (Oh Yeah) de Joan Jett, Kiss de Prince, ainsi que celle de AdeleTurning Tables. Sa performance lui permet de décrocher l'Emmy Award de la meilleure guest dans une comédie en 2011.
Elle décide alors de travailler avec le créateur de la série, Ryan Murphy, pour porter une comédie musicale, One Hit Wonder. Mais le projet n'aboutit pas. L'actrice se contente donc d'apparaître dans deux nouveaux épisodes de Glee (les 100 et 101)[52], diffusés en 2014.
L'année suivante, avec Ryan Murphy, elle tente d'adapter One Hit Wonder en série télévisée[55]. Le projet est rebaptisé The Politician, dont huit épisodes sont commandés par Netflix[56].
(en) Design Museum et Paula Reed, Fifty fashon looks that changed the 1990s, Londres, Conran Octopus, coll. « Fifty Fashion Looks », , 112 p. (ISBN978-1840916270, présentation en ligne), « Gwyneth Paltrow - Redefining the glacial blonde - 1999 », p. 102 à 103
Américaine
, sur The New York Times, 
