Obtuvo reconocimiento por su trabajo en el cine y la televisión británicas, en particular por interpretar a Amy Pond, compañera principal del Undécimo Doctor en la serie de ciencia ficción Doctor Who (2010-2013), por la que recibió varios premios y nominaciones.

Está lista para repetir el papel en las próximas películas: Thor: Love and Thunder (2022) y Guardianes de la Galaxia Vol.

Además de actuar, también se ha destacado por su imagen pública y activismo, en particular hacia la prevención del suicidio.

Cuando tenía 16 años, Gillan decidió perseguir su interés por la actuación, estudiando en la Universidad de Telford.

[6]​[7]​[8]​ Gillan se mudó a Londres cuando tenía 18 años para estudiar en una escuela de teatro.

Esto fue mostrado en el episodio The Passions of Girls Aloud del documental de Roberts.

Gillan interpretó a la modelo y actriz Jean Shrimpton en We'll Take Manhattan, estrenada en enero de 2012.

[13]​[14]​ En agosto de 2011, se anunció que Gillan protagonizará una comedia llamada Not Another Happy Ending, junto a Stanley Weber.

Karen Gillan que en Jumanji ha hecho sus propias acrobacias, pero en algunas otras escenas no fue ella.

Karen Gillan protagonizará el thriller de ciencia ficción Dual junto a Aaron Paul, que se filmó íntegramente en Tampere, Finlandia.

En 2011, Gillan ayudó a promover Fashion Targets Breast Cancer (FTBC)[19]​ y la apertura de Squirrel Ward en el Great Ormond Street Hospital en Londres.