Jeanne Moreau se je leta 1928 rodila v francoski prestolnici. Od leta 1946 je študirala na pariškem konservatoriju, med letoma 1948 in 1952 pa je bila angažirana v gledališču Comedie Francaise in se je uveljavila kot ena vodilnih igralk te institucije. Nato je postala članica Theatre national populaire, od leta 1948 pa je igrala tudi v filmih.
Po nekaj manjših vlogah je zanimanje širše javnosti zbudila z glavno vlogo v filmu Dvigalo za morišče (1958), ki ga podpisuje Louis Malle, nato pa še z vlogo Catherine v sloviti Truffautovi klasiki Jules in Jim (1962), v kateri sta se za ljubezen protagonistke borila Oskar Werner in Henri Serre kot naslovna junaka.
Prav v 60. letih minulega stoletja je bila njena filmska kariera v vzponu. Med drugim je nastopila v filmih Proces (1962) v režiji Orsona Wellesa, Dnevnik neke sobarice (1964) v režiji Luisa Bunuela, Viva Maria! (1965) v režiji Malleja ter Truffautovem filmu Nevesta je bila v črnini (1967). V filmih je nanizala okoli 140 vlog in poleg že omenjenih velikanov svetovne kinematografije sodelovala tudi z Wimom Wendersom, Petrom Handkejem, Francoisom Ozonom in Lucom Bessonom.
Kot igralka je bila aktivna tudi v svojih 80. letih. Nazadnje je v vlogi babice nastopila v filmu Le talent de mes amis (2015) v režiji Alexa Lutza.
Leta 2000 je postala članica Francoske akademije lepih umetnosti, za svoje delo pa je prejela več nagrad. Za vlogo v filmu Viva Maria! je bila kot najboljša tuja igralka nagrajena z bafto, leta 1992 pa so ji podelili cezarja za glavno vlogo v filmu La vieille qui marchait dans la mer. Bila je prejemnica več nagrad za življenjsko delo, tudi nagrade britanske filmske akademije ter častnega cezarja.
