1937. december 21-én szó szerint a filmvilágba csöppent, apja ugyanis Henry Fonda, testvére pedig Peter Fonda. Anyja, a társasági élet kedvence öngyilkos lett, amikor Jane még csak 12 éves volt. A bakfis apja hírnevét nehezen dolgozta fel: tinédzserként bulimiától, evéskényszertől szenvedett, tanárait megbotránkoztatta, iskoláiból megszökött. Modellként tűnt fel, majd apja révén Lee Strasberg és Elia Kazan híres színészképző stúdióiban tanult és így megnyílt az út előtte a filmvászon világa felé. 1965-ben Roger Vadim francia rendező felesége lett, s Párizsban telepedett le, leghíresebb közös munkájuk 1967-ben a Barbarella című erotikus sci-fi volt. A címszerepet átlátszó űrruhában alakító Jane végre elérte az áhított hírnevet, de ennek ára az lett, hogy beskatulyázták ügyeletes szex-szimbólumnak.
Többre vágyott, ezért szakított férjével, Párizzsal, a szabad szerelemmel és hazatért. Hatalmas sikert aratott Robert Redford oldalán a Neil Simon-féle Mezítláb a parkban című habkönnyű vígjátékban, majd Oscar-díjra jelölték a gazdasági világválság idején játszódó, egy maratoni táncversenyt bemutató A lovakat lelövik, ugye? című film drámai női főszerepéért. A díjat 1971-ben a Klute című krimi prostituáltjáért meg is kapta, de ekkorra már nem csak ezért beszéltek róla. A radikális politikai nézeteket valló Fonda-lány belevetette magát a polgárjogi mozgalmakba, kiállt a feketék és az indiánok jogaiért, majd a vietnami háború ellen kezdett kampányba. Amikor Észak-Vietnamba látogatott, hazaárulónak minősítették és megkapta a Hanoi Jane gúnynevet.
Karrierje leszálló ágba került, csak 1977-ben tudott visszakapaszkodni, amikor ismét jelölték a filmakadémia legrangosabb kitüntetésére a Júlia című filmért. 1978-ban ismét övé lett az aranyszobrocska a vietnami háború okozta traumákat elemző Hazatérésben nyújtott alakításért. A gála csaknem botrányba torkollott, mert Fonda a szintén vietnami témájú, ám egész más hangulatú A szarvasvadász rendezőjét rasszizmussal és kormánypártisággal vádolta meg beszédében. 1980-ban újfent Oscarra jelölték a Kína-szindrómáért, majd teljesült élete álma: az Aranytó című melodrámában akkor már gyógyíthatatlan beteg apjával játszhatott együtt, apa és lánya a "személyre szabott" könnyes dráma forgatásakor békült ki.
Bár az 1980-as években is forgatott, neve a köztudatban az aerobikkal és az egészséges életmóddal kapcsolódott össze. A kilencvenes évek elején, amikor házasságot kötött Ted Turnerrel, a CNN televízió tulajdonosával, bejelentette visszavonulását, energiáit pedig jótékonysági céloknak szentelte. Tíz év házasság után harmadszor is elvált (Vadim és Turner közé Tom Hayden képviselő ékelődött be), s újra forgatni kezdett, bölcs iróniával habkönnyű vígjátékokban anyós szerepeket vállal. A hatvanon túl is dekoratív színésznő egy kozmetikai márka arca, s feléledt politikai aktivitása is, ma az iraki háború ellen emeli fel szavát. Idén ő lett a negyedik művész, aki életmű-díjat vehetett át a cannes-i filmfesztiválon.
