Laura Carmichael è nota principalmente per la sua interpretazione di Lady Edith Crawley nella pluripremiata serie televisiva Downton Abbey, scritta da Julian Fellowes. Il cast, che comprende Maggie Smith, Michelle Dockery, Lily James e Hugh Bonneville, ha vinto due volte lo Screen Actors Guild Award per il miglior cast in una serie drammatica.
Attrice talentuosa e versatile, Laura Carmichael lavora sia per il teatro che per la televisione e il cinema. Recentemente ha interpretato Madame nel controverso adattamento teatrale di Jamie Lloyd dell'intenso thriller psicologico di Jean Genet, "Le serve". Sul piccolo schermo, fa parte insieme ad Anna Friel del cast della serie tv Marcella, dove interpreta il ruolo di una madre single che è da poco ritornata in servizio come agente della squadra omicidi di Londra. Nel 2015 ha recitato insieme a Jack Farthing e Chloe Pirrie nel film indipendente Burn Burn Burn, road movie nominato ai British Independent Film Award, e l'anno successivo ha preso parte al film di Amma Asante A United Kingdom - L'amore che ha cambiato la storia. Ha fatto il suo debutto cinematografico al fianco di Gary Oldman nel premiato film La talpa, uscito nel Regno Unito a settembre del 2011.
Laureatasi all'Old Vic Theatre School di Bristol, Laura Carmichael è apparsa in diverse famose produzioni teatrali, tra cui "Zio Vanjia" (2012), suo debutto nel West End al Teatro Vaudeville, insieme a Ken Stott e Anna Friel. Successivamente ha recitato in "Plenty" di David Hare allo Sheffield Crucible.