Treballà primer com a model i posteriorment cursà estudis de teatre. L’any 1941 rodà la seva primera pel·lícula, The Outlaw , sota la direcció de Howard Hughes, que no fou estrenada fins dos anys més tard a causa dels problemes amb la censura, que considerava d’un erotisme massa explícit algunes seqüències que protagonitzà. Gràcies al seu físic espectacular, però, la pel·lícula esdevingué un èxit de taquilla.
Convertida en sex-symbol , posteriorment protagonitzà Young Widow (1946), d’Edwin L. Marin, His Kind of Woman (1951), de John Farrow, Las Vegas (1952), de Robert Stevenson, Gentlemen Prefer Blondes (1953), de Howard Hawks , coprotagonitzada amb Marilyn Monroe i sovint considerada el cim de la seva carrera com a actriu, Gentlemen Marry Brunettes (1955), de Richard Sale, The Tall Men (1955) i The Revolt of Mamie Stover (1956), ambdues de Raoul Walsh .
Entre la segona meitat dels anys cinquanta i la primera dels anys seixanta es dedicà sobretot a la televisió, i posteriorment retornà al cinema ja en papers secundaris amb Fate Is the Hunter (1964), de Ralph Nelson, The Born Losers (1967), de Tom Laughlin, i Darker Than Amber (1970), de Robert Clouse.
Posteriorment deixà d’actuar i es dedicà a la beneficència i a la publicitat d’una coneguda marca de sostenidors. L’any 1955 fundà el World Adoption International Fund. Publicà l’autobiografia Jane Russell: My Path and My Detours (1985). Paral·lelament a la seva carrera d’actriu fou també cantant i enregistrà alguns discs.