Jean Marie Donnell voit le jour le 10 juillet 1921 à South Windham, dans le Maine aux États-Unis où elle a passé sa petite enfance. Elle est la benjamine des deux filles d’une institutrice locale et d’un directeur et pénologue d'une maison de correction pour garçons (aujourd'hui le complexe appelé Maine Correctional Center accueille filles et garçons). Par la suite ses parents déménagent à Towson dans le Maryland où Jean prend des cours de piano et de danse. Fan assidu des bandes dessinées Sunday, surtout du comics trip Mutt and Jeff, elle adopte le prénom de Jeff.

En 1938, attirée par la scène elle suit des cours de théâtre à Drama School Leland Powers auprès du professeur d'art dramatique Bill Anderson qu’elle l'épouse en 1940. Le couple crée une maison de théâtre le Farragut Playhouse, dans le New Hampshire. C’est lors d’une représentation sur scène, que son coté pétillant et son charme fougueux sont repérés par un dépisteur de la Columbia Pictures, qui invite le couple à se rendre à Hollywood . Jeff apparaît dans son premier film, «Ma sœur est capricieuse» (1942) de Alexander Hall tandis que son mari est embauché comme directeur de dialogues. Elle enchaîne avec un film d'horreur «Le château des loufoques» de Lew Landers avec Boris Karloff, l’histoire d’une maison achetée pour en faire un hôtel, malgré ses habitants excentriques et des cadavres dans la cave.

N’ayant pas une personnalité cinématographique bien définie, elle est dirigée dans des registres très différents on peut citer ; «Une nuit inoubliable» (1942) de Richard Wallace où avec son allure étrange elle est suspectée d’un meurtre; une attachée de presse dans le musical «Carolina Blues» (1944) de Leigh Jason ; une fille de harem dans «Aladin ou la lampe merveilleuse» (1945) de Alfred E. Green avec Cornel Wilde dans le rôle titre ; et pour Ray Nazzaro, elle égaye de sa présence une série de westerns musicaux avec Ken Curtis dans le rôle principal.

Dans un registre plus austère, Henry Levin l’engage dans son film noir «Editeur de nuit» (1945), pour jouer l’épouse bafouée de William Gargan, qui mène une liaison amoureuse qui tourne au drame; pour Nicholas Ray, elle campe l’épouse de Frank Lovejoy dans son chef-d’œuvre «Le violent» (1950) un film sombre et cynique habité par Gloria Grahame et Humphrey Bogart aux pulsions violentes et accusé de meurtre. Longtemps cantonnée aux rôles de soutient elle gagne enfin une belle notoriété avec les deux comédies romantiques de Paul Wendkos avec le rôle de la mère de Gidget incarnée par Deborah Walley dans «Gidget à Hawaï» (1961) et la mère de Cindy Carol dans «Gidget à Rome» (1963).

La décennie des années 60 sonne le déclin progressif de sa carrière elle poursuit son activité à la télévision où elle est notamment au générique d’une soixantaine de séries. Elle fut qualifiée par la profession de garçon manqué au tempérament de feu, très agréable sur les plateaux, polyvalente, mais en dépit de ces bonnes critiques, il lui manqua un grand rôle dramatique pour obtenir le statut de star à par entière.

En 1953, Jeff Donnell divorce de Bill Anderson près une longue séparation, de leur union sont nés deux enfants un fils, Michael, et une fille adoptive Sarah Jane. En 1954 elle se marie avec la star montante Aldo Ray mais en proie à des problèmes d’alcool le mariage s'effondre au bout de deux ans, elle convole encore deux fois mais sans plus de réussite, en 1975 elle divorce de son dernier mari Radcliffe Bailey et ne se remariera plus.

Jeff Donnell atteint de la maladie d’Addison, est décédée paisiblement d’une crise cardiaque dans son sommeil le 11 avril 1988 à l’âge de 66 ans seulement.