Jessica Biel nait dans le Minnesota en 1982. Alors qu'elle est âgée d'une dizaine d'années, elle commence à se produire dans des comédies musicales locales puis se lance dans le mannequinat. En 1996, à 14 ans, elle décroche l'un des principaux rôles de la série télévisée familiale 7 à la maison. Elle y incarne Mary, la fille aînée de la famille Camden, pendant les sept premières saisons de la série. Par la suite, elle y fait quelques apparitions, notamment dans le dernier épisode de la dixième saison, mais la comédienne préfère désormais se concentrer sur le cinéma.

Elle connait sa première expérience sur grand écran avec le drame L'Or de la vie (1998), aux côtés de Peter Fonda, mais c'est en 2001 qu'elle obtient son premier grand rôle au cinéma : celui de Tenley dans la comédie romantique Hot summer où elle a pour partenaire à l'écran Freddie Prinze Jr.. Deux ans plus tard, Jessica Biel égratigne son image de jeune fille modèle en jouant une bimbo délurée dans l'adaptation du sulfureux roman de Bret Easton Ellis, Les Lois de l'attraction.

Avec un physique taillé pour le charme et l'action, elle affronte le terrifiant Leatherface dans le remake (2004) de Massacre à la tronçonneuse, les vampires de Blade : trinity (id.), et même un avion de combat à intelligence artificielle dans le blockbuster Furtif (2005). Elle incarne également une militaire qui revient au pays après avoir combattu en Irak dans Les Soldats du désert (2007) alors que la même année, on la retrouve aux côtés d'Edward Norton dans L'Illusionniste, un film d'un tout autre registre abordant le thème de la magie.

L'actrice explore, par la suite, différents genres et se révèle aussi à l'aise dans le thriller de science-fiction (Next, 2007) que dans la comédie, qu'elle aborde via Quand Chuck rencontre Larry (id.) et Un mariage de rêve (2009), adapté d'une pièce de théâtre de Noel Coward, et dans lequel elle donne de la voix en interprétant quelques chansons. La comédienne passe également par la case comédie romantique avec Rencontres à Elizabethtown (2005) et les deux films chorals de Gary Marshall : Valentine's Day (2010) et Happy New Year (2011). Elle s'essaye aussi au doublage de films d'animation en participant à Planète 51.

Jessica Biel ne délaisse pas pour autant les films d'action. Ainsi, en 2010, elle fait face à l'équipe de L'Agence tous risques de Joe Carnahan, adapté de la célèbre série du même nom et, en 2012, elle participe au Total Recall de Len Wiseman, remake du classique de Paul Verhoeven. L'actrice est aussi, la même année, en tête d'affiche du thriller The Secret où elle joue un médecin qui part à la recherche de son fils de 5 ans, enlevé devant ses yeux.