Джессика Лэнг Филлис родилась 20 апреля 1949 года в городке Клокэт, штат Миннесота (США). Она была третьим ребенком из четырех в семье учительницы, Дороти Флоренс, и продавца, Альберта Джона Лэнга.

Когда Джессика была еще ребенком ее семья постоянно меняла место жительства, в связи с часто меняющимися рабочими местами ее отца. Но вместо того, чтобы возненавидеть такой кочующий образ жизни, Лэнг наоборот унаследовала любовь к путешествиям.

В 1967 году после отличного окончания школы она получила стипендию университета в Миннесоте по специальности «рисование».

Весной 1968 года перед окончанием первого курса, Джессика встретила и полюбила 24-летнего профессора фотографии Пако Гранде. Лэнг и Гранде бросают университет и отправляются в путешествие по США и Европе. Вскоре этот образ жизни ей надоедает и в июле 1970 года они вернулись в Миннесоту, где и поженились.

Молодожены переехали в Нью-Йорк и в конце концов поселились в арт-квартале Сохо. Гранде продолжал работать над своими фотопроектами, а Джессика, вдохновившись французским кино, приняла решение изучать пантомимы.

В 1971 году она уехала в Париж, где поступила в школу мимов. Там она обучалась у знаменитого мима Этьена де Круа и танцевала в «Опера Комик».

В 1973 году Лэнг вернулась в Нью-Йорк, чтобы продолжить карьеру в кино.

Дебют в кино состоялся в 1976 году в осовремененной экранизации «Кинг-Конга». Картина получила настолько разгромные отзывы критиков, что на этом актёрская карьера Джессики могла закончиться.

Пять лет спустя Лэнг впечатлила критиков своей работой в фильме «Почтальон звонит дважды» с Джеком Николсоном. Большой прорыв состоялся в 1982 году, когда она была номинирована на «Оскар» сразу за две картины — «Фрэнсис» и «Тутси». Выиграв заветную статуэтку во второй номинации, она продолжала активно сниматься в течение последующих десяти лет.

Вновь выдвигалась на премию Киноакадемии за главные роли в фильмах «Деревня» (1984), «Сладкие грезы» (1985), «Музыкальная шкатулка» (1989), «Голубое небо» (1994). За последний фильм она получила свой второй «Оскар».

Начиная со второй половины 1990-х Джессика Лэнг снимается реже, предпочитая работать в театре и заниматься воспитанием детей вместе со своим спутником жизни, знаменитым драматургом Сэмом Шепардом. Отец её первого ребёнка — русский танцор Михаил Барышников.

В 2000-х годах актриса продолжала оставаться в стороне от коммерческого кинематографа, изредка снимаясь в авторских фильмах Вима Вендерса и Боба Дилана.

В 2011 году Джессика начала снимться в телесериале «Американская история ужасов», роль в котором принесла ей «Эмми» и «Золотой глобус» в 2012 году.

Джессика Лэнг — Посол Доброй Воли Детского фонда ООН (ЮНИСЕФ), на этом посту предприняла ряд важных акций в поддержку сирот России и оказании помощи по реабилитации детей, жертв террористического акта в Беслане.