Jemima Kirke é filha do baterista Simon Kirke e da dona de butiques vintage Lorraine Kirke. Embora nascido em Londres, Kirke foi criado em Nova York. Ela foi educada na Saint Ann's School, em Nova York, antes de se mudar para a Rhode Island School of Design, onde estudou arte e formou-se como Bacharel em Belas Artes.
Kirke conheceu e ficou amiga de Lena Dunham enquanto estava na escola. Dunham pediu-lhe para aparecer em seu filme de 2010 Tiny Furniture (2010). Isso levou ao seu papel de destaque como Jessa Johansson na série da HBO de Dunham, Girls (2012).
