Jean Dorothy Seberg nasceu em Marshalltown, Iowa, para substituir a professora Dorothy Arline (Benson) e o farmacêutico Edward Waldemar Seberg. Seu pai era descendente de suecos e sua mãe tinha ascendência inglesa e alemã.
Um mês antes de seu aniversário de 18 anos, Jean conseguiu o papel-título em Santa Joana (1957), de Otto Preminger, após um concurso muito divulgado envolvendo cerca de 18.000 candidatos. O fracasso daquele filme e o único sucesso moderado de seu próximo, Bonjour Tristesse (1958), combinaram-se para travar a carreira de Seberg, até que seu papel no marco histórico de Jean-Luc Godard, Breathless (1960), trouxe-a renovada atenção internacional. Seberg teve uma atuação memorável como um esquizofrênico no papel-título de Lilith (1964) de Robert Rossen, contracenando com Warren Beatty, e passou a aparecer em mais de 30 filmes em Hollywood e na Europa.
No final dos anos 1960, Seberg envolveu-se na política anti-guerra e foi alvo de uma campanha secreta do FBI para desacreditá-la por causa de sua associação com vários membros do partido Pantera Negra. Ela foi encontrada morta em circunstâncias misteriosas em Paris em 1979.