Née au Mans d'une mère britannique et d'un père français, Emma Mackey se rend en Angleterre après l'obtention de son baccalauréat littéraire pour faire du théâtre. Elle s’inscrit ainsi en lettres classiques à l'université de Leeds et joue dans des productions de la troupe de la faculté.

Parallèlement, la jeune femme fait ses premiers pas sur le petit écran dans la série Netflix Sex Education où elle donne la réplique à Gillian Anderson et Asa Butterfield. Elle incarne la rebelle Maeve, qui entraîne ses amis dans la création d’une cellule de thérapie sexuelle clandestine au sein de leur lycée.

Sa carrière lancée, elle décroche le premier rôle féminin de Eiffel, à la croisée du film historique (l'aventure épique de la construction de la Tour Eiffel) et de la romance (entre le célèbre constructeur Gustave Eiffel et son amour de jeunesse retrouvé Adrienne Bourgès). Elle enchaîne avec une autre grosse production, Mort sur le Nil, nouvelle adaptation de l'œuvre d'Agatha Christie par Kenneth Branagh, aux côtés d'Annette Bening, Gal Gadot et Armie Hammer.

Dans l'intimiste Emily (2023), elle se glisse dans la peau de la célèbre autrice des Hauts de Hurlevent, Emily Brontë. La même année, dans un registre diamétralement opposé, on la retrouve dans le phénomène Barbie, où elle campe la version physicienne de la célèbre poupée.

Après la fin de Sex Education, l'actrice démontre un éclectisme dans ses choix de carrière, entre Hot Milk (2025), où elle succombe au charme de Vicky Krieps ; Alpha de Julia Ducournau, qui a la lourde tâche de succéder à la Palme d'Or Titane ; et Ella McCay, qui marque le retour du vétéran James L. Brooks derrière la caméra.

En 2026, Emma Mackey sera à l'affiche de deux projets très attendus : Narnia de Greta Gerwig, où elle succède à Tilda Swinton dans le rôle de la Sorcière Blanche ; et Ghost Writer de J.J. Abrams, aux côtés de Glenn Powell et Jenna Ortega.