Née d'un père Lieutenant de l'armée américaine et d'une mère actrice dans une troupe de théâtre, Jane Russell s'intéresse dès son plus jeune âge à la musique (elle prend des leçons de piano) et au théâtre. La jeune femme souhaite dans un premier temps devenir styliste et s'inscrit à l'Université de Van Nuys en Californie. Mais à la mort de son père, en 1937, elle est obligée d'arrêter ses études. Jane Russell devient alors réceptionniste, mais poussée par sa mère, elle décide de s'inscrire aux cours d'art dramatique de la troupe Max Reinhardt, dont faisait également partie l'actrice russe Maria Ouspenskaya. Parallèlement, aux cours de théâtre, la jeune femme devient mannequin afin d'arrondir ses fins de mois.
Au début des années quarante, Jane Russell est remarquée dans une publicité par Howard Hughes, qui lui fait signer un contrat la liant à lui pour 7 ans. La pulpeuse jeune femme fait alors ses débuts sur grand écran dans le western Le Banni réalisé par Howard Hughes lui-même. Mais à cause du code Hays en vigueur en 1941, le film est repoussé et n'est diffusé au grand public qu'en 1946. Celui-ci fut un grand succès et projeta Jane Russell sur le devant de la scène. Elle devient alors la Pin-up brune préférée des soldats américains. La jeune femme poursuit alors sa carrière en incarnant, en 1948, la célèbre Calamity Jane dans Visage pâle de Norman Z. McLeod.
Considérée comme l'une des stars hollywoodiennes les plus sensuelles, grâce à ses formes généreuses et ses charmes, Jane Russell, reste néanmoins discrète sur sa vie privée. En 1953 elle épouse Bob Waterfield, un ancien joueur de football, avec qui elle créé la maison de production Russ-Field Productions. Le couple adopte 3 enfants. Dans le même temps, Jane Russell fonde et dirige la World Adoption International Fund (Waif), un organisme chargé de trouver des parents adoptifs à des orphelins. Mais l'actrice ne s'arrête pas là et fonde le Hollywood Christian Group, un groupe de personnalités issues d'Hollywood, qui se réunissait une fois par semaine afin d'étudier la bible.
Malgré ses nombreux rôles de sex symbol et de pin-up, Jane Russell réussit à s'imposer dans le monde du 7ème art grâce a sa filmographie des plus variées. D'Howard Hawks (Les Hommes préfèrent les blondes, dans lequel elle s'illustre aux côtés de Marilyn Monroe) à Raoul Walsh, pour lequel elle tourne deux films, Les Implacables, aux côtés de Clark Gable en 1955, et Bungalow pour femmes, un an plus tard, en passant par Nicholas Ray, pour qui elle est L'Ardente Gitane, Jane Russell tourne avec les plus grands metteurs en scène des années 50, et devient l'actrice brune préférée des américains.
Passant avec habileté de genres en genres, elle donne à deux reprises la réplique à Robert Mitchum dans les films noirs : Fini de rire de John Farrow, en 1951 et Le Paradis des mauvais garçons de Josef von Sternberg en 1952. Elle est également à l'affiche des westerns La Loi des Hors-la-Loi et Toute la ville est coupable sous la direction de R.G. Springsteen, et apparaît au casting du film d'aventures La Vénus des mers chaudes de John Sturges. Une palette de genres dans laquelle elle s'illustre brillamment. Parallèlement à sa carrière d'actrice, Jane Russell se lance dans la chanson et est à l'affiche de plusieurs comédies musicales.
En 1967, elle divorce de son premier mari et épouse Roger Barrett mais celui-ci décède seulement 2 mois et demi après leur mariage. En 1970, elle tourne La Loi du Talion, son dernier long métrage cinématographique, sous la direction de Robert Clouse. Jane Russell épouse, en 1974, John Calvin Peoples et décide de mettre fin à sa carrière afin de se consacrer entièrement à l'association WAIF et à sa famille.
