Jennifer Jason Leigh nasceu Jennifer Lee Morrow em Los Angeles, Califórnia, filha da escritora Barbara Turner e do ator Vic Morrow. Seu pai era descendente de judeus russos e sua mãe era de ascendência judaica austríaca. Ela é irmã de Carrie Ann Morrow e meia-irmã da atriz Mina Badie.
Os pais de Jennifer se divorciaram quando ela tinha dois anos. Jennifer trabalhou em seu primeiro filme aos nove anos de idade, em um papel não-falante para o filme Morte de um Estranho (O Espião Que Nunca Foi (1976)). Aos 14 anos, participou de oficinas de verão dadas por Lee Strasberg e conseguiu um papel no filme da Disney The Young Runaways (1978), e recebeu sua participação no Screen Actors Guild em um episódio da série de TV Baretta (1975), quando ela tinha 16 anos. Jennifer se apresentou em vários filmes de TV e abandonou a Pacific Palisades High School faltando seis semanas para a formatura por seu papel principal no filme Eyes of a Stranger (1981). Seu primeiro grande sucesso veio como a liderança feminina no Fast Times em Ridgemont High (1982).
Jennifer foi casada com o escritor / diretor Noah Baumbach de 2005 a 2013, e os dois têm um filho.
