Laura Carmichael nació el 16 de julio de 1986 en Southampton, Hampshire, Inglaterra, Reino Unido.

Carmichael asistió a la Bristol Old Vic Theatre School en Bristol, donde se graduó en 2007, antes de pasar dos años en varios trabajos ocasionales, entre ellos un asistente de enseñanza, recepcionista y niñera, mientras asistía a pequeñas audiciones en teatros poco conocidos.

Carmichael hizo su debut en el West End en Uncle Vanya junto a Anna Friel y Samuel West en octubre de 2012. Posteriormente, interpretó a Laura en Razones para vivir como parte del Festival Scratch 2009 en Battersea Arts Center.

A finales de 2009, interpretó a Miranda en una producción itinerante de The Tempest de Shakespeare. Entre 2010 y 2015, interpretó a Lady Edith Crawley en Downton Abbey, un papel que le dio reconocimiento mundial y por la que es más conocida en el medio. 

Otros papeles de televisión incluyen partes en The Heart of Thomas Hardy y End of Our Street. En 2011, apareció en El espía que sabía demasiado, e interpretó a Henriette en la película Madame Bovary (2014).

Carmichael protagonizó la comedia negra británica en 2016 Burn, Burn, Burn, un cuento de iniciación, inspirado en la novela de Jack Kerouac On the Road.