Jennifer Lynn Connelly nasceu em 12 de dezembro de 1970 na cidade de Nova York, nos Estados Unidos. Filha de Gerard, um fabricante de roupas, e de Eileen, uma comerciante de antiguidades, Jennifer tem dois filhos: Kai, nascido em julho de 1997, filho de Jennifer com o fotógrafo David Dugan; e Stellan Bettany, nascido em 5 de agosto de 2003, do seu casamento com Paul Bettany.
Jennifer passou boa parte de sua infância em Brooklyn Heights, próximo à famosa ponte do Brooklyn. Durante quatro anos, ainda criança, morou em Woodstock (NY), com seus pais. De volta ao Brooklyn, estudou na Saint Ann School.
O pai tinha um amigo que trabalhava com publicidade. Então, aos dez anos de Jennifer, o amigo sugeriu aos seus pais que a levassem para fazer um teste para ser modelo. Logo depois a garota começou a aparecer em jornais e revistas, e em seguida começou a aparecer em comerciais para a televisão. Um diretor de elenco viu a menina, e a apresentou para Sergio Leone, que estava procurando uma garota dançarina para o filme Era uma vez na América. Ainda em 1984, Jennifer apareceu na série de televisão inglesa "Tales of the Unexpected".
Seu primeiro filme foi Phenomena, de 1985. O filme foi um sucesso na Europa, mas foi mal distribuído nos Estados Unidos. Enquanto não podia apenas levar a carreira de atriz, Jennifer continuou trabalhando como modelo. Porém, quando seu talento dramático foi reconhecido, pôde dar um "chega pra lá" nas passarelas.
Depois fez alguns outros filmes, mas sua primeira grande aparição foi em Labirinto, de 1986. Jennifer então foi estudar na famosa Universidade de Yale, mas dois anos mais tarde se transferiu para a Universidade de Stanford, para estudar Artes Dramáticas. Até hoje, não terminou o curso.
Depois de filmar Labirinto, Jennifer, que quase desapareceu, foi vista por Dennis Hopper em Essas Garotas. Impressionado com Jennifer, ele a convidou para participar de Hot Spot - Um Local Muito Quente, filme que também não fez sucesso nas bilheterias. Já Rocketeer, um ambicioso projeto da Touchstone, resgatou Connelly, que depois fez Construindo Uma Carreira, O Preço da Paixão e Círculo de paixões.
Em 1998, foi convidada pelo diretor Alex Proyas para fazer Cidade das Sombras, um filme estranho, de ficção científica. O filme foi um sucesso e Jennifer ganhou um contrato com a Fox para fazer uma série de televisão "The $treet", em 2000. No mesmo ano, ela fez sua mais importante aparição, no polêmico e aclamado filme independente Requiém Para Um Sonho. Logo em seguida, participou de Pollock. Em 2001 participou do filme Uma Mente Brilhante do diretor Ron Howard, onde atuou ao lado de Russell Crowe, onde recebeu o Oscar de Melhor Atriz Coadjuvante.
Connelly é vegetariana e gosta de matemática, desenvolvimento de software, desenho, cavalos e filosofia. Suas bandas preferidas são Pearl Jam, Soundgarden e Jesus Jones. Ocasionalmente usa uma foto de Buda num colar.
