Ihr Tränenausbruch bei der "Oscar"-Verleihung 1999 (für ihre Hauptrolle in "Shakespeare in Love") wurde über Nacht ein Klassiker und mehrfach in Film und Fernsehen parodiert. Die Viola in diesem Film, die sich als Mann verkleidet, um im Elisabethanischen Theater auf der Bühne stehen zu können, und die sich in Shakespeare verliebt, war der Höhepunkt einer Reihe eigenwilliger Frauen, die Paltrow mit einer Mischung aus Willensstärke, Trotz, Charme, Arroganz und Selbstverliebtheit spielte.

Paltrow spielte, obwohl sie das Aussehen einer Femme fatale pflegen könnte, keine klassischen Verführerinnen, sondern Frauen, die diese Erfahrung hinter sich haben und der Liebe misstrauen. Das zeigt sich in "Ein perfekter Mord", wo sie als Frau des reichen Michael Douglas in eine Affäre mit einem Maler flüchtet, der sie auf Wunsch des Gatten umbringen soll, und wird plausibel in der Geschichte von "Sie liebt ihn, sie liebt ihn nicht", in dem zwei parallele Stories die Relativität der romantischen Liebe aufzeigen. Selbst in der Jane-Austen-Verfilmung "Emma", in der sie die Titelrolle spielte, war sie eine Kupplerin, die ihrem eigenen Glück im Wege steht. In "Der talentierte Mr. Ripley" bringt der Titelheld ihren Liebhaber (Jude Law) um, sie selbst wird in "Sieben" das Opfer des Serienmörders (Kevin Spacey).

Paltrow, Tochter der Schauspielerin Blythe Danner, trat jahrelang mit ihrer Mutter auf der Bühne auf, studierte kurzzeitig Kunstgeschichte und war in einer TV-Serie zu sehen. Unter der Regie ihres Vaters, Bruce Paltrow, begab sie sich in "Traumpaare - Duets" auf die Suche nach ihrem Filmvater, Profisänger Ricky (Huey Lewis), der in der Provinz Gesangsamateure bei Karaoke-Wettbewerben abzockt. Bei zahlreichen Karaokeeinlagen durfte auch Paltrow ihre stimmlichen Fähigkeiten unter Beweis stellen.

Nachdem das Melodram "Bounce - Eine Chance für die Liebe" trotz Starbesetzung und exzessiver Romantik nur mäßig erfolgreich war, gaben zwei außergewöhnliche Filme Paltrows Karriere neuen Antrieb: In "Schwer verliebt", einer für die Verhältnisse der Farrelly-Brüder eher zahmen aber dennoch erfolgreichen Komödie, spielte sie dank "Fettanzug" die schwergewichtige Rosemary, in die sich der oberflächliche, unter Hypnose stehende Hal (Jack Black) verliebt - zunächst vor allem, weil er sie als gertenschlanke Schönheit wahrnimmt. In der Familientragikomödie "Die Royal Tenenbaums" gab Paltrow mit der Ex-Starliteratin Margot eines der Tenenbaum-Kinder, die nach anfänglichem Erfolg im Leben gescheitert sind.

Dem Gebiet der Literatur blieb Paltrow auch in Neil LaButes "Besessen", einer Verfilmung des gleichnamigen Romans von Antonia S. Byatt, treu. Nach einem Ausflug in leichtere Gefilde mit der Stewardessen-Komödie "Flight Girls" verkörpert Paltrow im Biopic "Sylvia" die amerikanische Dichterin Sylvia Plath. Ihr Repertoire erweitert sie mit einer Hauptrolle neben Jude Law in dem Science-Fiction-Film im Retro-Look Sky Captain and the World of Tomorrow".

Als Tochter eines Mathematik-Genies (Anthony Hopkins), den sie bis zu seinem Tod pflegt, tritt sie in "Der Beweis - Liebe zwischen Genie und Wahnsinn" auf. John Maddens Film basiert auf dem gleichnamigen Theaterstück von John Auben, der auch die Drehbuch-Adaption übernahm. Im Filmdrama "Infamous" von Douglas McGrath, der das Leben von Truman Capote fokussiert, spielte sie Peggy Lee und in "Krass" erteilte sie in der Rolle der Hope Finch dem in die Familie aufgenommen Augusten eine Lektion in Sachen Selbstaufgabe, indem sie den bibeltreuen Christen beitritt. Unter der Regie ihres Bruders Jake Paltrow hat sie es an der Seite ihres Freundes Gary (Martin Freeman), der mitten in einer Midlife-Crisis steckt und von seiner Traumfrau Anna (Penelope Cruz) träumt, nicht gerade leicht. Zur genannten Starbesetzung gesellt sich auch noch Danny DeVito als Mel. Als kesse und smarte Sekretärin von "Iron Man" Tony Stark spielte sie erstmals in einem Action-Franchise (2008 und 2010).

Seit Dezember 2003 ist sie mit Chris Martin, dem Sänger der Band Coldplay, verheiratet und hat zwei Kinder.