Gretchen Mol nasceu em 8 de novembro de 1972, em Deep River, Connecticut, filha de um diretor de escola, James Mol, e sua esposa artista, Janet. Deep River é uma pequena comunidade localizada na Rodovia Chester Bowles (Rt. 9), 14 quilômetros a noroeste de Old Saybrook (casa da lendária Katharine Hepburn), a uma curta distância da cidade de Nova York. A jovem Gretchen foi mordida pelo bichinho da atuação e participou de teatro no ensino médio, depois se mudou para a Big Apple quando adolescente para estudar atuação e teatro musical na American Musical and Dramatic Academy e no William Esper Studio.
Embora apenas 5'6 "de altura - muito baixo para uma carreira de modelo tradicional - sua beleza única trouxe seus trabalhos de modelo enquanto ela perseguia seu sonho de se tornar uma atriz profissional. Ela começou a aparecer em revistas em 1994, enquanto trabalhava na época - honrou os trabalhos de Manhattan como garota de cheques de restaurante. Foi enquanto trabalhava naquele show que ela foi descoberta por um agente de talentos. O agente conseguiu seu primeiro emprego como atriz, um comercial de TV para a Coca-Cola. Ela continuou a aprimorar suas habilidades de atuação no verão estoque, aparecendo em produções como "Bus Stop", "No Exit" e "Godspell".
Aos 23 anos, Gretchen fez sua estréia no cinema em Spike Lee's Girl 6 (1996), um pequeno papel que lhe veio, por sorte, depois que ela fez uma audição para a novela Guiding Light (1952). . Sua carreira começou a decolar, e ela apareceu em pequenos papéis, principalmente papéis de "namorada", em filmes como Rounders (1998) estrelado por 'Matt Damon' (qav) e em Woody Allen's Celebrity (1998), ao lado de Kenneth Branagh e Leonardo DiCaprio.
Gretchen foi apontada como a "Próxima Grande Coisa" depois de aparecer na capa da edição de setembro de 1998 da "Vanity Fair". Seu papel mais memorável até então foi como moll de um mafioso no clássico cult menor Donnie Brasco (1997), que foi lembrado principalmente por voltas cinematográficas de Al Pacino, Johnny Depp e Anne Heche. No entanto, sua beleza e presença levaram a "Vanity Fair" a animar a bela loira, anunciando a chegada de uma grande nova estrela. Ela parecia pronta para subir para papéis de destaque. mas o anúncio acabou sendo prematuro. A morena Angelina Jolie provou ser a próxima "It girl" de Hollywood.
Durante os sete anos que se seguiram à reportagem de capa da "Vanity Fair", Mol continuou a aparecer em filmes e no palco, incluindo o papel de Jennie nas produções de Londres e Nova York de "The Shape of Things" de Neil LaBute em 2001 (ela também apareceu na versão cinematográfica, The Shape of Things (2003)). As boas críticas que ela recebeu provaram que ela não era apenas mais um rostinho bonito. Em 2004, ela exibiu suas habilidades de canto e dança interpretando Roxie Hart na produção da Broadway de "Chicago".
Ela trabalhou de forma constante, aparecendo em outro pequeno papel em Sweet and Lowdown de Woody Allen (1999), e acabou ganhando a liderança na série de TV de David E. Kelley Girls Club (2002). A série bombardeou, no entanto, e foi cancelada após apenas dois episódios. No entanto, o período intermediário permitiu que ela se desenvolvesse como atriz. Em 2004, a bela loira finalmente teve o papel que provou ser seu grande avanço na atuação: a morena dos anos 1950 Bettie Page em The Notorious Bettie Page (2005). Muitas morenas ficaram loiras, mas Mol - a loira que ficou morena - arrasou na tela com sua presença. Sua encarnação do lendário Page recebeu excelentes críticas e impulsionou o filme para o status de sucesso de arte.
Mol se casou com o diretor de cinema Tod Williams em 1º de junho de 2004, e eles se tornaram pais pouco mais de três anos depois, quando um filho, Ptolomeu John Williams, nasceu em 10 de outubro de 2007.
