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.
İstanbul Sokakları 2016
Seni Seviyorum Adamım 2014
Benim Hala Umudum Var 2013
Emir'in Yolu 2012
Eve Düşen Yıldırım 2012
Güzel Köylü dizisinde Gül karakteri ile tanınan Gizem Karaca, 2017 yılında nikah masasına oturduğu Kemal Ekmekçi ile İzmir’e yerleşti. Doğa ile iç içe bir yaşam tarzını benimseyen Karaca, evinin bahçesine ektiği sebze-meyvelerin mahsullerini topladı. Ünlü oyuncu yetiştirdiği mahsulleri instagram hesabında paylaştı.
2011 Miss Turkey ikincisi Gizem Karaca kariyerine oyuncu olarak devam etti. Birbirinden başarılı projelerde yer alan Karaca, 2017 yılında Kemal Ekmekçi ile nikah masasına oturdu.
Evlendikten sonra eşiyle birlikte İzmir'e yerleşen güzel oyuncu hem kariyerine devam etti hem de doğa ile iç içe bir yaşam tercih etti.
Koronavirüs salgını sebebiyle pandemi sürecini evinde geçiren Karaca, kendisini bahçe işlerine verdi.
Bu süreçte organik tarıma başlayan Karaca, bahçesine domates, biber, salatalık, soğan ve patlıcan ekti.
Oyuncu, evinin bahçesinden topladığı mahsulleri sosyal medya hesabından takipçileriyle paylaştı.
Gizem Karaca'nın "Yeşil bir baş parmağım var" notunu düştüğü gönderileri takipçilerinden büyük ilgi gördü.