Formée au National Youth Ballet, Jessica Brown Findlay est invitée à danser à l’âge de 15 ans au Kirov Ballet de Londres durant la saison d’été. C’est après une blessure à la cheville qu’elle délaisse les chaussons de danse et se lance dans le métier d’actrice. Elle apprend à jouer à l'Université Central Saint Martin de Londres et débute dans la foulée à la télévision à l'âge de 20 ans dans la série Misfits, où elle interprète la prude Rachel, dotée d’un pouvoir permettant d’influencer le comportement de son entourage.
Jessica enchaîne ensuite avec la série britannique Downton Abbey où elle est l’indépendante Lady Sybil Crawley, la cadette de la famille héritière. La comédienne quitte la série après la troisième saison, de peur de ne pas pouvoir jouer un autre rôle. Elle poursuit son ascension avec les séries Black Mirror (2011) et Labyrinth (2012). Et grâce à ces multiples apparitions, des producteurs l’approchent et l’actrice britannique décroche le premier rôle du drame Albatross de Niall MacCormick où elle joue Emelia, une écrivaine en devenir.
L’année 2014 la propulse dans deux longs-métrages : la romance fantastique Un amour d’hiver, aux côtés de Colin Farrell et dans Lullaby avec Amy Adams. En 2015, l’actrice est Loreleil dans le Frankenstein de Paul McGuigan, partageant l'affiche avec James McAvoy et Daniel Radcliffe.
Marie Ponchel