Lucy Gordon comienza su carrera cinematográfica en 2001 en el filme ‘Perfume’, un drama que narra cómo es una semana en el mundo de la moda, con modelos, fotógrafos y periodistas. Ese mismo año aparece en la comedia romántica ‘Serendipity’. En 2002, consigue un papel en el drama ‘Las cuatro plumas’, donde interpreta a una joven enamorada, en secreto, de Wes Bentley, un teniente casado.

Un año después, en ‘Las muñecas rusas’, de Cédric Klapisch, la actriz se enamora de Romain Duris, un escritor que debe escribir su biografía. En 2007, se une al elenco de ‘Spider-Man 3’, la tercera entrega de la franquicia cinematográfica de Sam Raimi, para interpretar a una periodista de televisión. Dos años después, protagoniza ‘Cinéman’, y al año siguiente encarna a Jane Birkin en ‘Gainsbourg (Vida de un héroe)’, un biopic sobre el popular cantante francés firmada por Joann Sfar.