Джейн Фонду назвали в честь леди Джейн Сеймур, третьей жены короля Генриха VIII. Она обучалась в нью-йоркской Актёрской студии, после чего стала моделью и одновременно работала в театре. Позже она стала сниматься в кино, хотя режиссёры поначалу не распознали в ней большого актёрского дарования и больше эксплуатировали её привлекательную внешность. Позже Джейн сыграла в вестерне «Кэт Баллу» (1965) режиссёра Эллиота Сильверстайна и «Барбарелле» (1968) Роже Вадима, спародировав свои роли тех лет.
Настоящая карьера в кино Джейн Фонды началась с очаровательной «Невероятной истории» (1960) режиссёра И. Логана, за ней последовали «Прогулки по дикой стороне» (1962), в том же году Джейн снялась в фильме режиссёра Д. Кьюкора «Доклад Чепмэна», потом в картине «Воскресенье в Нью-Йорке». Только тогда Джейн заставила заговорить о себе по-настоящему, хотя критика оценила все эти её работы неоднозначно. Одни, не оспаривая способностей молодой актрисы, говорили о том, что сами фильмы не заслуживают внимания, другие, напротив, считали их интересными и отмечали успех Джейн Фонды, которого она достигла в этих фильмах. Все роли, которые Джейн Фонда сыграла в кино, можно разделить на две группы. В одних она представала в образе «сексуальной кошечки», в других, напротив, пыталась вырваться из навязываемого ей амплуа и проявиться прежде всего как драматическая актриса.
В поисках самостоятельности Джейн Фонда в середине шестидесятых годов переезжает во Францию, где встречает французского режиссёра Роже Вадима, который вскоре становится её первым мужем (актрисе приписывают и другие многочисленные романы, но официально в брак она вступала трижды). Роже Вадим снимает Джейн в нашумевшей эротической картине «Барбарелла». Брак с Роже Вадимом длился с 1965 по 1973 год. 28 сентября 1968 года у них родилась дочь Ванесса. Её назвали в честь актрисы Ванессы Редгрейв.
Второй брак Джейн заключила с Томом Хайденом, студенческим и антивоенным активистом «новых левых». Это знакомство вовлекло её в политическую деятельность, и благодаря ему Джейн стала участвовать в антивоенных демонстрациях. Этот брак продлился с 1973 по 1990 год. 7 июля 1973 гда у них родился сын Трой О`Донован Хейден.
Третьим мужем в 1991 году стал Тед Тёрнер, киномагнат, владелец сети кабельного телевидения. Но в 2001 году этот брак завершился разводом, из-за измены Тёрнера.
Джейн проявила себя уже как блестящая драматическая актриса, снявшись в фильме режиссёра С. Поллака «Загнанных лошадей пристреливают, не правда ли?» (1969). Этот фильм, сразу после выхода на экраны, США появился и в Советском Союзе, что стало редким исключением, причём его даже показали по телевидению. Обычно советские зрители видели только старые, снятые несколько десятилетий назад, американские фильмы, да и то не все. Эта картина известного американского режиссёра Сидни Поллака, в котором отражена драматическая история времён экономического кризиса 30-х годов, должна была, по замыслу Советов, продемонстрировать безрадостную и полную лишений жизнь современного американского общества. Несмотря на то, что в этом фильме в полной мере раскрылся драматический талант Джейн Фонды, Американская академия киноискусства не удостоила её «Оскара». Золотую статуэтку получил тогда другой актёр, Джин Янг, сыгравший роль ведущего танцевального марафона.
Хотя, может быть, именно благодаря Джейн Фонде фильм Сидни Поллака и попал в СССР, поскольку к тому времени под влиянием своего второго мужа Тома Хайдена она начала заниматься политикой. Её поездка в Северный Вьетнам в разгар войны вызвала настоящую бурю в американской прессе. Актриса получила прозвище «ханойская Джейн». Тогда же она впервые на несколько лет перестала сниматься.
В второй половине семидесятых Джейн снова вернулась в кино и добилась успеха. В 1976 году снялась в «Синей птице» — советско-американском музыкальном фильме-сказке по одноимённой пьесе Мориса Метерлинка. В 1978 году за роль американского драматурга Лилиан Хеллман в фильме «Джулия» (1977) она получает «Золотой глобус» как лучшая актриса.
Свой первый «Оскар» Джейн Фонда получила за роль проститутки в фильме «Клют» (1971). Второй раз она была удостоена этой премии за роль в фильме «Возвращение домой» (1978), где отразились её впечатления от пережитого во время войны во Вьетнаме.
В конце семидесятых годов Джейн основала собственную компанию «ИПС филмз». Её картины сразу же привлекли внимание критики. Это прежде всего триллер с элементами детектива «Китайский синдром» (1979), где рассказывается о замалчивании аварии на атомной станции, и «На золотом озере» (1981), где Фонда сыграла в дуэте вместе со своим отцом. Последними же её работами стали роли в фильмах «Старый гринго» (1989) и «Стэнли и Айрис» (1990).
В 1990 году после провала в прокате фильма «Стэнли и Айрис» Фонда несколько лет не снималась, объявила, что решила окончательно уйти из кино. Как и некоторые другие актрисы, она хотела, чтобы зрители запомнили её молодой. Но, тем не менее, она продолжает свою общественную деятельность и постоянно мелькает на страницах светской хроники. Она демонстрирует активный образ жизни, даёт различные советы относительно здоровья и внешнего вида.
В ноябре 1993 Фонда побывала в Москве вместе с Тедом Тёрнером, которому была вручена Международная Леонардо-премия.
Во время одного из приездов в Россию Джейн Фонда приняла участие в знаменитом пробеге вокруг Кремля. Фонда разработала известный комплекс упражнений по аэробике. Для этого она выпустила специальную книгу «Джейн Фонда. Упражнения» и простые инструкции к ней, записанные на видеокассетах, а затем организовала сеть спортивных залов по всей Америке.
В 2005 вернулась в кинематограф, сыграв в фильме «Если свекровь — монстр» в дуэте с Дженнифер Лопес.