Эрнестин Джейн Джеральдин Расселл (Ernestine Jane Geraldine Russell) родилась в городе Бемиджи в Миннесоте старшей из пяти детей в семье старшего лейтенанта армии США Роя Уилльяма Рассела и бывшей актрисы Джеральдин Джекоби. После того как её отец ушел в отставку, семья перебралась в Калифорнию, где обосновалась в городе Бербанк. В юности, по настоянию матери, она брала уроки игры на фортепиано, а также участвовала в школьном драматическом кружке.

После окончания школы Расселл мечтала пойти учиться на дизайнера, но неожиданная смерть отца в 1936 году прервала её планы, и она устроилась работать секретарём, чтобы помочь матери содержать семью. Всё же Джеральдин видела свою дочь артисткой, и настояла на том, чтобы она продолжила и далее совершенствовать свои актёрские способности. Тогда Джейн Расселл записалась на театральные курсы к режиссёру Максу Рейнхарту, а также прошла обучение в драматической школе у Марии Успенской, после чего, в 1940 году, подписала семилетний контракт с миллионером Ховардом Хьюзом.

Хьюз предполагал, что Расселл сможет составить серьезную конкуренцию признанным секс-символам той эпохи — Рите Хейворт и Лане Тёрнер. Он не ошибся в своих расчетах. Первый вестерн с участием Расселл — «Вне закона» (1943) — был разрешен к выпуску на широкий экран со скрипом: слишком уж бесцеремонно камера пыталась запечатлеть декольте начинающей актрисы. Поговаривали, что для съемок в этом фильме Хьюз преподнес Расселл бюстгальтер собственного изобретения. В последующих фильмах — таких, как мюзикл «Французская линия» (1954) — Хьюз столь же настойчиво пытался подчеркнуть сладострастные изгибы тела новоявленной голливудской богини.

Между тем сама актриса, как она повествует в автобиографии 1985 года, мечтала о более утонченных ролях. Одна из самых запоминающихся ее работ — в комедии «Джентльмены предпочитают блондинок» (1953), в которой ей пришлось столкнуться с секс-символом следующего поколения — Мэрилин Монро.

После ухода из кино в 1970-х годах, Джейн Расселл продолжила актёрскую карьеру на театральной сцене, а также стала принимать участие в фонде по упрощённому усыновлению детей, так как сама столкнулась с трудностями в этом направлении.

28 февраля 2011 года Джейн Расселл скончалась в Санта-Марии в возрасте 89 лет от дыхательной недостаточности.