1985，夏洛特·甘斯布在电影《不害臊的女孩》（又名：不安分的姑娘）中饰演恋上成熟海员的13岁姑娘夏洛特。片中进入青春期的她，率性、执着、野性、单纯，颇有爆发力的演出为她赢得了凯萨奖最有潜力女演员的奖项。

1996年，由小说《Talking it over》改编的电影《爱情诸如此类》上映。夏洛特·甘斯布也凭借这部法国文艺片获得1997年恺撒奖最佳女主角提名。

1999年的《圣诞蛋糕》是一部极具法国特色的圣诞合家欢电影。片中，夏洛特·甘斯布饰演的三女儿尖刻、叛逆，却在五味杂陈的家庭生活中有对生活的淡然。这个角色也让她拿到了次年的法国电影凯撒奖最佳女配角奖。

2003年，她出演电影《灵魂的重量》，扮演西恩·潘的妻子，这也是她参与的第一部好莱坞影片。该片的导演是夏洛特父亲塞吉·甘斯布的忠实粉丝。

2005年，夏洛特·甘斯布参演的惊悚片《旅鼠》入围戛纳主竞赛单元。影片中她饰演的贝蕾迪克特成为了爱丽思（夏洛特·兰普林饰）复仇的工具。

2009年《撒旦的情与欲》（又名：反基督者）是她的代表作，夏洛特·甘斯布也凭此片在戛纳摘得最佳女演员奖。她表示非常欣赏编剧拉斯·冯·提尔，并由此开启了与他接下来的合作。但本片争议极大，除了有大量性爱与血腥画面之外，反女性意象也非常浓厚。

2010年，在电影《树》中，夏洛特·甘斯布自如从容的细腻表演让人印象深刻。该片作为2010年戛纳电影节的闭幕影片放映后，获得了长达7分钟的起立鼓掌。

2011年，夏洛特·甘斯布再次出演拉斯·冯·提尔执导的作品《忧郁症》，饰演患有严重抑郁的克莱尔，并因此获罗伯奖最佳女配角奖。

2013年，作为拉斯·冯·提尔“绝望三部曲”的终结篇《女性瘾者》上映，相比前两部作品，该电影的色调更加绝望。扮演女性瘾者Joe的夏洛特·甘斯布，在床上向无性欲高龄处男Seligman讲了整整一夜故事，浓缩了Joe从童年时代直至现在的一生。

2017年，夏洛特·甘斯布出演《童年的许诺》中的母亲一角。该影片改编自法国文学巨擘罗曼·加里的同名自传小说，描述罗曼·加里与母亲之间至情至性的动人回忆。她演绎的母亲要强骄傲、可爱又特立独行，温暖又让人喜泪交织。