Figlia dell'insegnante George A. Crain, di lontane origini francesi, e dell'irlandese Loretta Carr, Jeanne Crain vinse alcuni concorsi di bellezza e lavorò come modella, prima di essere scoperta nel 1942 da un talent scout della Twentieth Century Fox alla premiazione di Miss Pan-Pacific a Los Angeles.
Dopo alcuni anni l'attrice riuscì a staccarsi dal personaggio dell'ingenua, iniziando a proporsi in ruoli più sofisticati, come nel sentimentale Amore sotto i tetti (1948), nel dramma teatrale Il ventaglio (1949), di Otto Preminger e nella commedia Lettera a tre mogli (1949) di Joseph L. Mankiewicz. Di questo periodo è anche l'interpretazione in Pinky, la negra bianca (1949), diretto da Elia Kazan, un mélo a sfondo razziale, in cui la Crain impersonò una ragazza di colore che si fa passare per bianca, ruolo che la valse una candidatura all'Oscar alla miglior attrice.
Verso la fine degli anni cinquanta, l'attrice iniziò a lavorare per il piccolo schermo e a diradare le sue apparizioni cinematografiche. Riscosse un buon successo nell'edizione televisiva di Incontriamoci a Saint Louis, prodotta nel 1959 per la CBS, in cui interpretò il ruolo di Rose Smith. Negli anni successivi apparve ancora sul grande schermo in alcuni film storici, come Nefertiti, regina del Nilo (1961), di Fernando Cerchio, Ponzio Pilato (1962), e Col ferro e col fuoco (1963), sempre per la regia di Cerchio, concludendo la carriera ne Il pirata dell'aria (1971) di John Guillermin, accanto a Charlton Heston.
Fu sposata dal 1946 con il produttore della RKOPaul Brinkman, che morì nell'ottobre 2003: lei si spense due mesi più tardi, il 14 dicembre 2003, a causa di un attacco cardiaco.
Vita privata
Dal suo matrimonio nacquero sette figli. La coppia non divorziò mai, ma visse separata per un lungo periodo.
Dhia Cristiani in: La gente mormora, Mariti su misura, La giostra umana, Traversata pericolosa, Hanno ucciso Vicki, La città dei fuorilegge, Duello nella giungla, Lo sciopero delle mogli, La pistola sepolta
Rosetta Calavetta in: Amore sotto i tetti, Il ventaglio, Pinky, la negra bianca, Dodici lo chiamano papà, Ragazze alla finestra, L'uomo senza paura, Gli uomini sposano le brune, Il vestito strappato
Fiorella Betti in: Nefertite, regina del Nilo, Ponzio Pilato, Inferno a Madison Avenue, Col ferro e col fuoco, Quella notte in casa Coogan
Renata Marini in: Bellezze rivali, Lettera a tre mogli