Jaimie Alexander nasceu em Greenville, na Carolina do Sul, mas mudou-se com a família para Grapevine, no Texas, quando tinha quatro anos de idade. Ela teve aulas de teatro na escola como um hobby, mas foi expulsa na escola porque ela não podia cantar, e então ela começou a praticar esportes. Aos 17 anos, ela substituiu uma amiga em uma reunião com uma agência de reconhecimento e conheceu seu empresário, Randy James, que lhe enviou alguns roteiros. Depois de se formar no ensino médio, ela se mudou para Los Angeles, Califórnia, para continuar atuando.
Sua carreira foi lançada em 2003, quando ela foi escalada para o papel principal de Hanna Thompson no filme ganhador do prêmio de baixo orçamento The Other Side (2006). De acordo com o comentário do DVD, ela estava originalmente na audição para ajudar lendo contra os atores masculinos, mas o diretor Gregg Bishop decidiu escalá-la no papel principal depois de ouvi-la executar as falas. Seu segundo papel foi em 2004 em Squirrel Trap (2004), no qual ela interpretou o papel de co-protagonista de Sara. Um ano depois, ela foi escalada como Jessi XX na série da ABC Family, Kyle XY (2006), na qual ela fez o papel de um ser sobre-humano criado pelos cientistas como um experimento de laboratório. Ela foi nomeada para o Saturn Awards como "Melhor Atriz Coadjuvante na Televisão" por esse papel em 2008.
Seu maior papel veio em 2011, quando ela foi escalada como Lady Sif, uma deusa guerreira de Asgard, no blockbuster da Marvel Comics, Thor (2011). Mais tarde, ela reprisou seu papel em sua sequência, Thor: The Dark World (2013).
