Гретхен Мол родилась в городе Дип Ривер (Коннектикут). После окончания школы она поступила в Американскую музыкально-драматическую академию. Так же актриса окончила курса театральной студии Уильямса Эспера.
Свои первые роли Гретхен Мол сыграла в 1996 году в фильмах Девушка №6 и Похороны, а в 2003 году Гретхен Мол стала одной из самых ярких актрис Бродвея. В течение года она играла роль Рокси Харт в мюзикле «Чикаго».
На данный момент Гретхен часто появляется на телевидении. В октябре 2008 года на телеканале ABC стало транслироваться её собственное шоу.