Debutovala na plátnech kin ve snímku Holky z naší školky v režii Olivera Parkera a Barnabyho Thompsona. Arterton v této moderní verzi klasického filmu z padesátých let ztvárnila roli Kelly. V roce 2008 jsme ji mohli coby agentku Fieldsovou spatřit ve filmu Quantum of Solace, v němž se divákům podruhé představil Daniel Craig v roli agenta 007, a k vidění byla také v titulní roli britského seriálu Tess of the D'Ubervilles. Objevila se ve vedlejší roli ve filmu Guye Ritchieho Rock'n'rolla a vidět ji můžeme také ve snímku Piráti na vlnách v režii Richarda Curtise. Mezi její větší role patří například britský snímek The Disappearance of Alice Creed, právě uváděný Souboj Titánů či chystaná komedie Tamara Drewe. V televizi se objevila v televizním filmu Stephena Poliakoffa Capturing Mary a v seriálu stanice ITV Lost in Austen. Na divadelních prknech ji diváci mohli vidět například ve hře Marné lásky snaha pod režijním vedením Dominica Dromgoolea v Shakespeare Globe Theatre. Arterton v létě 2007 dokončila úspěšně studia na Royal Academy of Dramatic Arts.