Geraldine Leigh Chaplin nació el 31 de julio de 1944 en Santa Mónica, California, Estados Unidos. Hija de Charles Chaplin y Oona O’Neill, Geraldine se mudó a Suiza a los 8 años, donde asistió a un internado, aprendiendo a hablar español y francés. Tiempo después, se mudaría a Londres, donde estudió en la Real Academia de Ballet.

Cursando en dicha academia, la chica fue descubierta por el cineasta David Lean, quien le otorgaría el papel de Tonia, en la cinta Doctor Zhivago (1965), uno de sus primeros y más importantes papeles. Para 1967, Geraldine iniciaría una relación profesional y sentimental con el director español, Carlos Saura, con quien trabajaría en las cintas Peppermint frappé (1967), La madriguera (1969), Ana y los lobos (1972), Elisa vida mía (1977), Con los ojos cerrados (1978), entre otras.

La actriz ha trabajado con directores importantes como Robert Altman, Alan Rudolph, Richard Lester, James Ivory, Michel Deville, Alain Resnais, Guy Hamilton y otros más. En 2003, fue galardonada con el premio Goya por la cinta En la ciudad sin límites (2002), además de ser nominada al mismo premio por la cinta El Orfanato (2007)