Дженнифер Карпентер родилась 7 декабря 1979 года в Луисвилле, штат Кентукки, США. Она закончила католическую школу для девочек Sacred Heart Academy в Луисвилле, также посещала Walden Theatre Conservatory и позже Джульярдскую школу в Нью-Йорке. До окончания принимала участие в Бродвейской постановке пьесы Артура Миллера «Суровое испытание» с Лиамом Нисоном и Лорой Линни в главных ролях.
В конце 2007 сообщалось, что Карпентер встречалась с партнером по сериалу «Декстер» Майклом Холлом. 31 декабря 2008 года вышла замуж за Майкла Холла. Впервые публично появились как женатая пара 18 января 2009 на «66th Golden Globe Awards». В 2010 году супруги подали на развод. После того, как стало известно, что Майкл и Джениффер не живут вместе уже несколько месяцев, представители обоих актёров подтвердили информацию о расставании звезд.
Первый дебют на большом экране состоялся в 2002. Это была второстепенная роль в драме «People Are Dead».
Карпентер впервые привлекла внимание критиков благодаря своей работе в фильме «Шесть демонов Эмили Роуз». В 2006 она получила 2 премии.
Карпентер в настоящее время играет роль Дебры Морган в телесериале «Декстер» на канале «Showtime», премьера которого состоялась 1 октября 2006. Её образ сестры главного персонажа (Декстера Моргана) очень впечатлил некоторых критиков, в частности, австралийский журналист Джек Маркс описывает её «холодную и неуклюжую» игру, как «настолько совершенную, что многие зрители, похоже, ошибаются в актрисе, видя недостатки её персонажа».