Народилася в Луїсвіллі, Кентуккі, США. У дитинстві грала в церковному театрі, а у 14 років твердо вирішила стати акторкою і попросила батьків відвезти її в Нью-Йорк на весняні канікули: коли Джен із мамою дивились на вуличних танцюристів, дівчину помітив фотограф і попросив дозволу зробити її знімок. Після цього 14-річній Дженніфер почали надходити пропозиції взяти участь у фотосесіях, а згодом і прослуховуваннях у фільмах. Попри відсутність освіти й досвіду роботи, вона отримала високу оцінку агентств, в яких прослухувалася. Дженніфер залишила школу на два роки раніше, щоб почати акторську кар'єру.
У кіно дебютувала в телевізійному фільмі «Міська компанія» (Company Town, 2006). Далі виконала невеликі ролі в таких телепроєктах, як «Монк» (2006), «Мертва справа» (2007) і «Медіум» (2007—2008).
Першою роллю у великому кіно була картина «Вечірка в саду» (Garden Party, 2008). У тому ж році Лоренс виконала провідну роль у картині «Дім Покеру» (The Poker House) і знялася у фільмі «Палаюча рівнина» (The Burning Plain). Роль в останньому принесла їй премію Марчелло Мастроянні на Венеційському кінофестивалі.
У 2010 році Лоренс зіграла в картині «Зимова кістка» — ця роль стала проривом у кар'єрі молодої акторки, адже саме вона принесла їй перші номінації на премії «Оскар» і «Золотий глобус».
Ще одним великим досягненням у кар'єрі Лоренс став фільм «Голодні ігри», в якому вона, випередивши десятки претенденток, отримала провідну роль Катніс Евердін і здобула світову славу.
У 2013 році вона здобула премію «Оскар» у номінації «Найкраща жіноча роль» на 85-й церемонії вручення за роль Тіффані у фільмі «Збірка промінців надії» (2012). Тоді ж з'явилася в невеликій ролі юної Зої в малобюджетному трилері «Диявол, якого ти знаєш» (The Devil You Know). У тому ж році журнал «Форбс» назвав її другою, після Анджеліни Джолі, найвисокооплачуванішою акторкою Голлівуду.
Тоді ж у Лондоні відбулася прем'єра фільму «Голодні ігри: У вогні», де Лоренс знову втілила Катніс Евердін. У грудні вийшла кримінальна трагікомедія «Американська афера», де Лоренс втілила Розалін, дружину головного героя. На зніманні акторка вдруге співпрацювала з режисером Девідом Расселом і актором Бредлі Купером. За фільм «Американська афера» Лоренс здобула премію БАФТА і другий рік поспіль — «Золотий глобус», а також була номінована на «Оскар», цього разу як найкраща акторка другого плану. Також Лоренс була номінована на премію Гільдії кіноакторів США в категорії «Найкраща жіноча роль другого плану», однак на обох церемоніях поступилася своїй найближчій суперниці Люпіті Ніонго.
У 2014 році вийшов фантастичний фільм «Люди Ікс: Дні минулого майбутнього», у 2016-му — «Люди Ікс: Апокаліпсис», а у 2019 році — «Люди Ікс: Темний Фенікс», у яких Дженніфер Лоренс знову зіграла мутантку Містик. Також серед відомих робіт акторки — драма «Серена» (2013), де Лоренс укотре грає головні ролі з Бредлі Купером, та наступні частини франшизи «Голодні ігри» — «Переспівниця», частина І (2014) та частина II (2015).
5 лютого 2021 року на зніманні фільму «Не дивися вгору» акторка отримала травму ока. Лоренс знімалася в сцені з актором Тімоті Шаламе і перебувала всередині ресторану, коли мав відбутися контрольований вибух вікна. Вибух пройшов не так, як планувалося. В результаті в око Лоренс прилетів осколок скла та розрізав їй повіку, у неї виникла кровотеча. Виробництво кінострічки довелося призупинити.
Після народження сина акторка активно повертається до кіно. У вересні 2022 відбулася прем'єра фільму «Міст», знімання якого проходили ще 2019 року, де вона втілила ветеранку, яка повернулася з Афганістану з травмою. У червні 2023 на екрани вийшла романтична комедія «Без образ» режисера українсько-єврейського походження Гени Ступницького.
У 2025 році, під час другої вагітності, зіграла головну роль у чорній трагікомедії «Здохни, коханий», яку низка критиків назвала найкращою в житті акторки.
На 2027 рік запланована прем'єра психологічного трилеру Мартіна Скорсезе з Лоренс в головній ролі — «Що відбувається вночі».
