Figlia di Charles Durell McClellan Greer Jr. e della moglie Bettie, all'età di 15 anni Jane Greer fu colpita da una parziale paralisi facciale da cui si riprese, ma i cui effetti contribuirono a conferire al suo volto lo sguardo calmo ed enigmatico su cui la casa produttrice RKO avrebbe poi puntato per lanciare l'attrice con lo slogan "la donna con il sorriso di Monna Lisa". Dopo aver lavorato come modella e poi cantante di big band, fu scoperta dal produttore Howard Hughes, che la notò sulla copertina del magazineLife dell'8 giugno 1942. L'attrice firmò un contratto per la RKO e interpretò inizialmente alcuni ruoli secondari in Dick Tracy (1945), ispirato all'omonimo fumetto, e nel film d'avventura Sinbad il marinaio (1947).
Sempre nel 1947, l'attrice apparve nel melodramma Nessuno mi crederà e nel noirLe catene della colpa, diretto da Jacques Tourneur, in cui interpretò la femme fatale Kathie Moffat, al fianco di Robert Mitchum e Kirk Douglas, prestando la propria particolare espressività all'ambiguo ruolo della protagonista. L'accoppiata con il passivo e disincantato Robert Mitchum ebbe successo, tanto che i due tornarono a lavorare insieme nel successivo Il tesoro di Vera Cruz (1949), un'avventura poliziesca senza però le sfumature torbide del precedente noir di Tourneur.
Nella prima metà degli anni cinquanta, Jane Greer partecipò a pellicole di diverso genere, quali il dramma bellico Il comandante Johnny (1951) a fianco di Gary Cooper, l'avventura in costume Il prigioniero di Zenda (1952), in cui interpretò l'aristocratica Antoinette De Mauban, e il drammatico Il pagliaccio (1953) con Red Skelton.
Tra il 1984 e il 1985 interpretò il ruolo di Charlotte Pershing in sei episodi del serial Falcon Crest, tornando alla ribalta cinematografica con la partecipazione al film Due vite in gioco (1984), un remake de Le catene della colpa, in cui ricoprì il ruolo della madre di Kathie Moffat. Tra le sue ultime apparizioni televisive sono da ricordare tre episodi della serie I segreti di Twin Peaks (1990).
Vita privata
Divorziata dall'attore e cantante Rudy Vallee (1943-1944), Jane Greer si risposò nel 1947 con l'uomo d'affari Edward Lasker, da cui divorziò nel 1963 e dal quale ebbe tre figli, tra cui Lawrence Lasker, divenuto produttore cinematografico e sceneggiatore di film quali Wargames - Giochi di guerra (1983) e I signori della truffa (1992).