Jessica Phyllis Lange 1949. április 20-án született Cloquet-ben, Minnesota államban Albert John Lange és Dorothy Florence gyermekeként.

Tanulmányait a Minnesotai Egyetem, művészettörténet szakán, valamint a Párizsi Színiiskola, Actor's Studio-ban végezte.

1971–1973 között a párizsi Opéra Comique táncosa, majd New Yorkban fotómodell, aztán pincérnő volt. Modell karrierje során fedezte fel Dino De Laurentiis, hollywoodi producer, aki épp készülő filmjéhez keresett szereplőket. Jessica 1976-ban kapta meg első színésznői szerepét a Dino De Laurentiis által rendezett King Kong című filmben. Lange meg is kapta abban az évben karrierje első Golden Globe-díját Az év új sztárja - színésznő kategóriában. 1982-ben megalapította saját produkciós cégét, a Far West Picturest. A 80-as években számos filmben szerepelt. Ezek közül a legfontosabb az Aranyoskám című film, amiért 1983-ban Oscar-díjat és Golden Globe-díjat is kapott Legjobb női mellékszereplő kategóriában. A 90-es években volt a legaktívabb, szinte minden évben szerepelt filmben. 1994-es Kék ég című filmben nyújtott alakításáért megkapta karrierje második Oscar-díját Legjobb női főszereplő kategóriában.

A 2000-es évektől kezdve inkább mellékszereplői szerepeket vállalt el, több neves díjra is jelölték, azonban győznie ritkán sikerült. 2009-ben megnyerte karrierje első Emmy-díját a Két nő - egy ház című filmben nyújtott teljesítményéért.

2011-től kezdve a sorozatok világába is becsatlakozott, nagy népszerűséget szerezve magának. Ryan Murphy kérésére elvállalta az amerikai FX csatorna debütáló sorozatának, az Amerikai Horror Story-nak egyik főszerepét. Az első évadban játszott karakterét először mellékszereplőnek szánták, de miután sikerült meggyőzniük a színésznőt a becsatlakozásban, átírták a forgatókönyvet és kulcsfigurává tették a Lange által megformált karaktert. A sorozat első évadának lefutása után Jessica nagy népszerűségre tett szert, világszerte dicsérték a teljesítményét. Megkapta karrierje második Emmy-díját, valamint tizenhat év után ismét Golden Globe-díjat nyert a sorozatnak köszönhetően.

2012-ben visszatért az Amerikai Horror Story soron következő, második évadában, amely a Zártosztály alcímen futott. Jude nővér alakításáért újabb jelöléseket kapott olyan neves díjakra, mint az Emmy, vagy a Golden Globe, azonban abban az évben nem győzedelmeskedett. A kritikusok továbbra is dicsérték kimagasló színészi tehetségét.

2013-ban az Amerikai Horror Story harmadik évadában is feltűnt. A sorozat új évadában boszorkányt alakított, amiért újabb Emmy-díjjal jutalmazták meg Legjobb női főszereplő kategóriában. A kritikusok tetszését is elnyerte, ezért a Critics' Choice Television Awards-ról is díjazottként távozott legjobb színésznőként. Golden Globe-jelölését nem sikerült díjra váltania.

2014-ben ismét visszatért az Amerikai Horror Story negyedik évadában, továbbra is főszereplőként. A rémségek cirkusza alcímen futó évadban azonban nem csak színészi adottságait, de énekesi tehetségét is megmutatta. David Bowie és Lana Del Rey dalokat adott elő a műsorban. Az évad az FX csatorna legnézettebb produkciója lett. Lange ebben az évben is megkapta szokásos jelöléseit Emmy-re, valamint Golden Globe-ra, azonban nem tudta díjra váltani őket. 2015-ben, a sorozat fináléja után bejelentette, hogy nem tér vissza a ötödik évadban, ám hozzátette, hogy nem utasítana vissza egy kisebb szerepet a jövőbeli etapokban.

2016-ban visszatér a Broadway-re és például olyan produkcióban lesz látható, mint a Hosszú út az éjszakába.