Es hija de Jane Birkin y Serge Gainsbourg, empezó su carrera cinematográfica muy joven, impulsada por su madre.

Trabajó luego con su padre (en Charlotte For Ever, 1986) y, después, con su madre (en Kung-fu Master, 1987).

Su primera interpretación apareció en el disco de Serge Gainsbourg, Love on the beat en 1983 donde cantan el dueto Lemon incest.

En 1986, sacó el álbum Charlotte for Ever en el que asumiendo una adolescencia difícil, canta canciones para provocar: Charlotte for ever, Plus doux avec moi (ambas cantadas junto a su padre), Élastique, Zéro pointé vers l'infini.

Volvió en 2001 con les Restos du Cœur en 2001: L'odyssée des Enfoirés, donde entre otras cantaba la canción de Renaud, Manu, con Marc Lavoine, Julien Clerc y Thierry Lhermitte.

En 2006 salió "5:55" en colaboración con el grupo Air, Jarvis Cocker, Nigel Godrich, Tony Allen, David Campbell y Neil Hannon de The Divine Comedy.

"IRM" es también el nombre de una canción del álbum junto a Heaven Can wait y Trick Pony.