Jennifer Ehle est âgée de 23 ans lorsqu’en 1992, le réalisateur Peter Hall la remarque et lui offre le rôle principal de sa série The Camomile Lawn, dans lequel la jeune femme incarne Calypso à différents âges. En 1995, l’actrice américaine, qui a travaillé son accent anglais grâce à ses cours à la Central School of Speech and Drama, accède à la notoriété grâce à la série britannique de la BBC Orgueil et Préjugés, dans laquelle elle incarne Elizabeth Benett aux côtés de Colin Firth.

Trois ans plus tard, Jennifer Ehle obtient son premier rôle dans un film important avec Paradise Road, où elle incarne, aux côtés (entre autres) de Glenn Close et Cate Blanchett un membre d’un groupe de prisonnières durant la Seconde Guerre mondiale qui, pour rester unies, créent un chœur.

S’illustrant dans des genres très différents, la comédienne multiplie les rôles plus ou moins importants et côtoie de nombreux acteurs dont la renommée n’est plus à faire, comme Ralph Fiennes (Sunshine, 1999), Colin Farell (Le Prix de la loyauté, 2008), à nouveau Colin Firth (Le Discours d’un roi, 2010), Matt Damon (L’Agence et Contagion, 2011) et Jessica Chastain (Zero Dark Thirty, 2012).

Parallèlement à sa carrière au cinéma, l'actrice obtient, en 2011, le rôle principal dans la série A Gifted Man (annulée après une saison). Elle y incarne Anna Paul, un fantôme qui revient aider son mari, Michael Holt, brillant neurochirurgien, à faire preuve de compassion envers des patients démunis.

Elle endosse ensuite le rôle de Carla May Wilks, la mère d’Anastasia Steele (jouée par Dakota Johnson) dans le sulfureux Cinquante Nuances de Grey.