Родилась в Париже в семье Жаклин Льюсби и Криса Уотсона, английских адвокатов. Своё имя Эмма получила в честь бабушки по отцовской линии. В 5 лет переехала вместе с семьей из Парижа в Англию, в графство Оксфордшир. Её родители расстались, и Эмма стала жить с матерью и младшим братом Алексом. Училась в начальной школе Дрэгон (англ. Dragon School) в Оксфорде. В школе она сыграла главные роли в спектаклях «Юность Артура», «Счастливый принц» и роль злой кухарки в «Алисе в Стране Чудес». В семь лет заняла первое место в школьном конкурсе чтецов. Уже в 6 лет Эмма твёрдо решила, что станет актрисой. Когда Эмме исполнилось девять, руководитель драмкружка из её школы предложил ей принять участие в кастинге на роль Гермионы в фильме «Гарри Поттер и философский камень». К своему удивлению, Эмма выиграла. С тех пор вся её жизнь неразрывно связана с Гарри Поттером. Эмма окончила Хидингтонскую школу для девочек (англ. Headington School). В 2008 году окончила летние курсы актёрского мастерства академии RADA в Лондоне. В мае 2014 года Эмма заканчивает обучение в Брауновском университете.