Полное имя — Эмма Шарлотта Дьюерре Уотсон [Emma Charlotte Duerre Watson]. Родилась в семье английских адвокатов. Ее мать родом из Франции, а отец — англичанин.

Эмма родилась в Париже, где жила до пяти лет. Затем переехала с мамой в Оксфорд. Имя матери — Жаклин Льюсби [Jacqueline Luesby], имя отца — Крис Уотсон [Chris Watson]. Была названа в честь своей бабушки по отцовской линии. В семь лет заняла первое место в школьном конкурсе чтецов. В школе она сыграла главные роли в спектаклях «Артур: Молодые годы», «Счастливый принц» и повара в «Алиса в Стране Чудес». Самая юная в истории героиня обложки журнала Vogue. На съемочной площадке получила прозвище «Уотсон — один дубль», так как обычно делает свою сцену за один дубль. Летом 2008 года окончила академию актерского мастерства RADA в Лондоне. В 2009 году была занесена в Книгу рекордов Гиннеса как самая высокооплачиваемая актриса десятилетия.