Actrice ambulante dès l'enfance, elle rencontre en 1939 à New York Robert Walker, et ils partent pour Hollywood après leur mariage. Elle débute obscurément à l'écran sous son vrai nom. David Selznick la remarque et va la « fabriquer » publicitairement pendant trois ans avant de la lancer en vedette dans le Chant de Bernadette (H. King, 1943) : film religieux destiné à faire pardonner d'avance le scandale d'un divorce (1945) et d'un mariage attendu avec son Pygmalion (1949). Pour ce rôle, Jennifer Jones remporte un Oscar. Douée de plus de tempérament que de métier, elle utilise avec un instinct infaillible un répertoire de mimiques et de tics qui mettent en valeur les passions les plus exacerbées : ce qui subsiste longtemps d'enfantin dans un visage très photogénique et les courbes d'un corps juvénile, quelque arrogance aussi, ajoutent à cette fascination que de grands cinéastes ont su exalter : Depuis ton départ (J. Cromwell, 1944) ; la Folle Ingénue (E. Lubitsch, 1946 : incursion réussie dans la comédie) ; Duel au soleil (K. Vidor, 1947 : son apothéose en sauvageonne indomptable) ; le Portrait de Jennie (W. Dieterle, 1949) ; Madame Bovary (V. Minnelli, id.) ; la Renarde (M. Powell et E. Pressburger, 1950) ; la Furie du désir (K. Vidor, 1952) ; Stazione termini (V. De Sica, 1953) ; Plus fort que le Diable (J. Huston, id.) ; la Colline de l'adieu (H. King, 1955) ; l'Adieu aux armes (Ch. Vidor, 1957) ; Tendre est la nuit (H. King, 1962). Après quelques autres films de moindre renom, elle n'est plus apparue que dans la Tour infernale (J. Guillermin, 1974).