Gizem Karaca, 9 Temmuz 1992 tarihinde İstanbul'da doğmuştur.
Annesi Münevver Karaca, babası Cüneyt Karaca'dır. Aslen anne tarafından Arnavut, baba tarafından Selaniklidir. Gizem 7 yaşındayken Amerika'ya Florida'ya taşındılar. Eğitimini orada tamamladı.
İlkokul ikiye kadar İstanbul'da okuduktan sonra altı sene Florida, iki sene de Kanadaderken toplam 13 okul değiştirdi. Türkiye'de başladığı ilkokula, New York'da devam etti, Florida'da bitirdi.
2007'de, 14 yaşındayken İstanbul'a döndü, Sonra lise öğrenimini İstanbul'da tamamladı.
2010 yılında İstanbul Üniversitesi Fransız Dili ve Edebiyatı bölümünü kazandı.
2011 yılında bağlı olduğu Uğurkan Erez ajansı onun güzellik yarışmasına girmesini istemesiyle hazırlık sınıfından sonra okulu dondurmak zorunda kaldı.Muhteşem Yüzyıl adlı dizinin ilk 4 bölümünde figüran olarak yer aldı. 2011 yılında Miss Turkey güzellik yarışmasına katıldı ve 2. oldu.
2012 yılında yayınlanan 'Eve Düşen Yıldırım' adlı diziyle başrol oynadı. Ardından Emir'in Yolu adlı dizide yine başrol oynamıştır.New York'ta 'New York Film Akademisi'nde oyunculuk eğitimi aldı.
Daha sonra Türkiye'ye geldiğinde 'Benim Hala Umudum Var' adlı dizide Şükrü Özyıldız ile başrolü paylaşmıştır.Çok iyi derecede İngilizce bilen Gizem Karaca'nın, hobileri arasında resim yapmak, fotoğraf çekmek, ata binmek, dans etmek, kitap okumak, yürüyüş yapmak, tenis oynamak, yüzmek, öykü yazmak varmış.
Gizem Karaca 2014 yılının Haziran ayında başlayan 'Güzel Köylü' adlı dizide Mehmet Ali Nuroğlu ve Berk Cankat ile başrolde oynadı.
İçimdeki Fırtına 2017
Unutsam Sevmeyi 2017
İstanbul Sokakları 2016
Seni Seviyorum Adamım 2014
Benim Hala Umudum Var 2013
Emir'in Yolu 2012
Eve Düşen Yıldırım 2012