Несмотря на то, что Коннели снималась в кино с детства, известности она добилась значительно позже, с выходом фильмов, «Тёмный город» (1998), «Реквием по мечте» (2000) и «Игры разума» (2001), за последний из которых она получила «Оскара» в номинации «лучшая женская роль второго плана». Также она известна своими ролями в таких картинах как «Халк» (2003), «Дом из песка и тумана» (2003), «Кровавый алмаз» (2006), «Как малые дети» (2006), «День, когда Земля остановилась» (2008) и «Обещать - не значит жениться» (2009).
С 2005 года Дженнифер Коннелли является послом в области прав человека в организации Международная амнистия. На протяжении всей карьеры включалась различными журналами, в том числе People, Time, Vanity Fair и Esquire, в число самых красивых женщин планеты.
Дженнифер Коннелли родилась в Кэтскилл-Маунтинз, штат Нью-Йорк, США, в семье фабриканта одежды Джерарда Коннелли и его жены Эйлин. Её отец — католик с ирландско-норвежскими корнями, тогда как мать — из семьи евреев-выходцев из России и Польши. Дженнифер выросла в нью-йоркском районе Бруклин-Хейтс (Бруклинские высоты), чуть южнее Ист-Ривер, и училась в школе Святой Анны. Вместе с семьёй провела несколько лет в Вудстоке, где её мать Элейн держала собственный антикварный магазин, и в Беллпорте, на Лонг-Айлэнд. Её отец Джерард работал на нью-йоркской швейной фабрике, специализировавшейся на производстве детской одежды. Один из приятелей её отца по торговле, занимавшийся рекламой, предложил Дженнифер пойти на просмотр в модельное агентство. В возрасте 10 лет она начала сниматься в рекламе для газет и журналов, потом переключилась на телерекламу.
Свою первую роль в кино Дженнифер сыграла в знаменитом фильме Серджо Леоне «Однажды в Америке» (1984). Через год она снялась у итальянского режиссёра Дарио Ардженто в фильме «Феномен».
После окончания школы она поступила в Йельский университет, где два года изучала английский язык и драматическое искусство, позже она перевелась в Стэнфордский университет, чтобы играть в классическом театре и учиться импровизации. Обучение в Стэнфорде Коннелли не завершила.
Дженнифер стала знаменитой после выхода семейного фильма «Лабиринт» в 1986 году, где сыграла девочку-подростка Сару, которая отправилась на поиски своего маленького брата в страну гоблинов, которой правил король Джарет, сыгранный Дэвидом Боуи. Картина не имела успеха в прокате, однако впоследствии стала очень популярной. После этого, Коннелли снялась в нескольких неудачных проектах. Фильм с ее участием «Балет» (1988) не нашел дистрибьютора в США, а комедии «Некоторые девчонки» (1988), «Как сделать карьеру» (1991), триллер Денниса Хоппера «Горячее местечко» (1991) и высокобюджетный проект компании The Walt Disney Company «Ракетчик» провалились в прокате. Это привело к тому, что Дженнифер решила взять небольшой перерыв в своей карьере. В 1992 она снялась вместе с Джейсоном Пристли в клипе Роя Орбисона I Drove All Night.
В середине 1990-х годов, Коннелли решила доказать, что может играть более взрослые роли. Одной из первых таких работ стала роль лесбиянки в драме Джона Синглтона «Высшее образование» (1995). На следующий год она снялась в независимой картине «Роковая яхта», а в следующем году сыграла второплановую роль сексуально раскованной женщины в мелодраме «Выдуманная жизнь Эбботов», где снялась вместе с Лив Тайлер и Хоакином Фениксом. В 1998 вышел научно-фантастический триллер с ее участием «Тёмный город», ставший культовым. В 2000 Коннелли снялась в сериале «Улица» канала FOX, однако успеха это шоу не получило.
Прорывом для актрисы послужил культовый фильм Даррена Аронофски «Реквием по мечте» (2000), где она сыграла роль подруги главного героя (Джаред Лето). Картина рассказывала о четырех людях с различной наркотической зависимостью. Критики положительно отозвались как о фильме, так и о работе Коннелли.
Еще большую популярность Дженнифер принесла биографическая драма Рона Ховарда «Игры разума» (2001). За роль Алисии Нэш, многострадальной жены Нобелевского лауреата, математика Джона Нэша она получила премии «Оскар» и «Золотой Глобус» за лучшую женскую роль второго плана.
В 2003 году Коннелли сыграла главные роли в фильмах «Халк» и «Дом из песка и тумана». В «Халке» она сыграла Бетти Росс, возлюбленную главного героя Брюса Бэннера. Коннелли сказала, что интерес к этой роли у нее вызвали философские точки зрения, затронутые режиссером Энгом Ли в фильме. «Халк» имел большой успех в прокате, собрав более ста миллионов долларов в США. В «Доме из песка и тумана» актриса сыграла Кэти Николо, бывшую наркоманку, которая становится бездомной вследствие бюрократической ошибки.
После двухлетнего перерыва, Коннелли снимается в фильме ужасов «Тёмная вода», который являлся римейком одноименного японского фильма. В этой картине она исполнила роль Далии — женщины с трудным детством, которая после развода переезжает со своей дочерью в новый дом, где с ними начинают происходить таинственные события.
В 2006 Коннелли появилась в двух фильмах, каждый из которых был номинирован в нескольких категориях на премию «Оскар». Дженнифер сыграла второплановую роль в экранизации романа Тома Перротта «Как малые дети», где главную роль сыграла Кейт Уинслет. Персонаж Коннелли, Кэти Адамс, являлась одной из ключевых фигур романа, однако, режиссер Тодд Филд дал ее героине мало экранного времени, уделяя больше внимания взаимоотношениям героев Уинслет и Патрика Уилсона. В триллере «Кровавый алмаз» Коннелли сыграла вместе с Леонардо Ди Каприо.
Следующей работой Дженнифер стала роль Грейс, женщины, которая потеряла своего сына в драме «Запретная дорога», которая вышла ограниченным прокат осенью 2007. Здесь она сыграла вместе с Хоакином Фениксом, Марком Руффало и Мирой Сорвино. По словам Коннелли, эта роль была самая трудная за всю ее карьеру.
В 2008 году Дженнифер появилась в римейке научно-фантастического триллера «День, когда Земля остановилась», сыграв в нем роль астробиолога Хелен Бенсон. Коннелли является поклонницей оригинального фильма, в котором ее героиня являлась секретаршей. Еще одно отличие новой версии заключается в том, что в римейке основной упор сделан на романтических взаимоотношениях Хелен Бенсон с пришельцем Клаату (Киану Ривз) и ее непростых отношениях с пасынком (Джейден Смит).
В 2009 она сыграла в романтической комедии «Обещать — не значит жениться», поставленной по книге, авторами которой являлись сценаристы «Секса в большом городе». Помимо Коннелли в этом фильме снялись Дженнифер Энистон, Дрю Бэрримор, Скарлетт Йоханссон, Бен Аффлек и Брэдли Купер. Следующей работой Дженнифер стала небольшая роль в семейном фэнтези «Чернильное сердце».
Осенью 2009 года в прокат вышел мультфильм «Девять», в котором Коннелли озвучила героиню по имени «Седьмая». Последним фильмом с её участием, вышедшем в 2009 году, стала биографическая драма «Происхождение», в котором она сыграла Эмму Дарвин, жену знаменитого ученого Чарльза Дарвина, которого сыграл ее муж Пол Беттани. Фильм рассказывал о жизни Дарвина во время написания своего главного научного труда, «О происхождении видов», а также о его взаимоотношениях с религиозной женой, противницей его теорий.
В 2010 году на Кинофестивале в Торонто прошла премьера фильма Дастина Лэнс Блэка «Что случилось с Вирджинией», в котором Дженнифер сыграла Вирджинию — психически неуравновешенную мать 16-летнего юноши, который начинает встречаться с дочерью местного шерифа, который в свою очередь является любовником Вирджинии на протяжении двадцати лет. В издании Cinema Blend отмечалось, что роль Вирджинии лучшая в карьере актрисы на протяжении последних лет.
В 2011 году в прокат вышла комедия Рона Ховарда «Дилемма», где Коннелли сыграла вместе с Винсом Воном и Вайноной Райдер. Фильм получил, в основном, отрицательные отклики. В журнале Austin Chronicle положительно отозвались о работе Коннелли и Винса Вона, в то время, как в Variety отметили, что её игра довольно слабая. 24 января того же года, на кинофестивале Сандэнс состоялась премьера комедийного триллера «Бульвар спасения», в котором Коннелли сыграла Гвен, жену Грега Вандермеера — персонажа Грега Киннера. По сценарию, супруги Вандермеер являются членами Церкви Третьего Тысячелетия, возглавляемой пастором Дэном (Пирс Броснан).
Несмотря на успешную карьеру в кино, Дженнифер Коннелли говорит, что предпочитает проводить больше времени со своей семьей. Её первый сын Кай родился в 1997 году. Его отцом стал фотограф Дэвид Даган. Во время первой беременности Коннелли перестала быть веганом. На съемках «Игр разума» познакомилась с будущим мужем, актёром Полом Беттани. В августе 2003 года у них родился сын Стеллан Беттани, названный в честь шведского актёра Стеллана Скарсгорда. Крестным отцом ребенка стал актер Чарли Кондоу. 31 мая 2011 года Дженнифер Коннели родила дочку, которую назвали Агнес Ларк.
Дженнифер также принимает активное участие в благотворительности. 14 ноября 2005 она стала послом Международной амнистии по правам человека. Она снялась в рекламе на тему важности для человека чистой воды, после чего многими людьми были сделаны пожертвования на постройку буровых в Африке, Азии и Центральной Америке. 2 мая 2009 года Дженнифер приняла участие в ежегодном благотворительном фестивале 5K Revlon Run/Walk for Women вместе с Джессикой Альбой и Джессикой Бил.
Также Коннелли свободно владеет французским и итальянским языками.