Karen Gillan nació en noviembre de 1987 en la localidad de Inverness, en Escocia.
Se interesó por la actuación siendo niña, integrando varios grupos de teatro y actuando en diversas obras en su escuela, la
Charleston Academy.
A la edad de 16 decidió que seguiría una carrera actoral por lo que, al año siguiente, comenzó a estudiar en la prestigiosa academia
Italia Conti de Londres.
Además de trabajar como modelo (participó del London Fashion Week en 2007),
Gillian comenzó su carrera de actriz en distintas series de la televisión inglesa, permaneciendo durante dos años en el popular programa "
The Kevin Bishop Show", entre 2008 y 2009.
Ese mismo año fue una de las protagonistas del proyecto televisivo de la
BBC, "
The Well", que se emitió como una serie de thrillers de corta duración y, posteriormente continuó sus transmisiones vía web.
A partir de 2008 se incorporó a la popular serie de ciencia ficción inglesa "
Doctor Who", en el rol de
Amy Pond, que repetirá también en la temporada 2011.
Gillan que se encuentra en una relación con el fotógrafo
Patrick Green, y disfruta tocando el piano en su tiempo libre.