Gesine Völlm wurde in Süddeutschland geboren und studierte Bühnen- und Kostümbild an der staatlichen Akademie der Bildenden Künste in Stuttgart. Sie war als Bühnenbildassistentin unter Anna Viebrock am Schauspielhaus Hamburg tätig und arbeitete als Kostümbildnerin mit Regisseur:innen wie Jossi Wieler, Anselm Weber, Karin Beier, Philipp Himmelmann und Barbara Frey. Seit 2008 arbeitet sie zudem häufig mit Regisseur Stefan Herheim, so bei Parsifal bei den Bayreuther Festspielen, Rusalka in Brüssel, Graz und Dresden, Lohengrin an der Deutschen Staatsoper Unter den Linden, Der Rosenkavalier in Stuttgart, Lulu in Kopenhagen, Oslo und Dresden, Salome bei den Salzburger Osterfestspielen, in Oslo und Kopenhagen sowie Eugen Onegin in Amsterdam, Xerxes an der Komischen Oper Berlin und der Deutschen Oper am Rhein und Le Nozze di Figaro an der Hamburgischen Staatsoper. Eine langjährige Zusammenarbeit verbindet sie auch mit dem Regisseur Johannes Erath. Jüngere Zusammenarbeiten gründete sie mit Dietrich Hilsdorf, Nicola Raab, Elisabeth Stöppler und Claus Guth, für dessen Inszenierung von Janáceks Jenufa am Royal Opera House in London sie die Kostüme entwarf. Von der Zeitschrift Opernwelt wurde sie 2009 für Parsifal, 2010 für Der Rosenkavalier, 2014 für Die Meistersinger von Nürnberg bei den Salzburger Festspielen und Sizilianische Vesper am Royal Opera House zur Kostümbildnerin des Jahres gewählt.