Gertrude Caton-Thompson étudie au Newnham College. Elle commence à s'intéresser à l'Égypte à la suite d'un voyage avec sa mère en 1911. Pendant la Première Guerre mondiale, elle travaille pour le ministère de la marine britannique, ce qui lui permet d'assister à la conférence de la paix de Paris de 1919.
Avec Guy Brunton, elle fouille de 1922 à 1925 six cent cinquante tombes préhistoriques à Badari (Égypte), où ils découvrent une céramique inconnue jusqu'alors dans le Néolithique égyptien.
Directrice des fouilles stratigraphiques du Grand Zimbabwe, en Rhodésie (1928-1929), elle prouve que la cité a été édifiée à une époque qui correspond au Moyen Age européen.
Elle fouille de nouveau Al-Kharga de 1930 à 1933, puis devient enseignante à l'université de Cambridge (1934-1951).
Gertrude Caton-Thompson fut la première femme présidente de la Prehistoric Society (1940-1946).
Publications
The Badarian Civilization and Predynastic Remains near Badari, avec Guy Brunton, 1928
The Zimbabwe Culture, 1931
The Desert Fayum, avec Elinor Wight Gardner, Royal Anthropological Institute of Great Britain and Ireland, 1934
The tombs and Moon temple of Hureidha (Hadhramaut), avec Gonzague Ryckmans, 1944