Jessica Claire Biel 1982. március 3-án született Elyben, Minessotában, az Egyesült Államokban. Édesanyja, Kimberly háztartásbeli, édesapja, Jonathan a General Electricnél dolgozott. Egy öccse van, Justin. A család élt Texasban, Connecticutban, Illinoisban és Woodstockban, végül Coloradóban telepedtek le.
Jessica a Fairview High School után a Tufts Universityn tanult. Gyerekkorában focizott és tornázott, és eleinte inkább az éneklés foglalkoztatta. Kilenc évesen már musicalekben szerepelt, majd tizenegy éves korában felfedezte egy Los Angeles-i ügynökség. Első filmszerepét az It’s a Digital World című musicalben kapta.
Tizennégy éves korában megkapta Mary szerepét a Hetedik mennyország című sorozatban, ami meghozta számára az áttörést, és olyan filmekben kapott szerepet, mint a Ulee aranya (1997) és az Látástól Mikulásig (1998).
Biel következő nagy dobása a Breat Easton Ellis regényéből forgatott A vonzás szabályai (2002) volt, ami kultuszfilmmé nőtte ki magát a bemutató után, majd olyan kasszasikerekben szerepelt, mint A texasi láncfűrészes (2003) és a Penge: Szentháromság (2004).
Jessica sok műfajban kipróbálta magát az évek során, játszott romantikus komédiában (Elizabethtown – 2005), kosztümös filmben (A mágus - Illuzionista – 2006), drámában (A bátrak hazája – 2006), de szinkronszínészként közreműködött az Az 51-es bolygó (2009) című animációs filmben is.
A Könnyed erkölcsök (2008) című film két betétdalát a színésznő énekli.
Az elmúlt években Bielt olyan filmekben láthattuk, mint A szupercsapat (2010), Az emlékmás (2012), a Hitchcock (2012), eddigi utolsó munkája a Emanuel másik élete (2014).
Párja Justin Timberlake, akivel 2012-ben házasodtak össze Olaszországban.