C’est là qu’elle rencontre Robert Walker de l’Académie dont elle tombe amoureuse, il deviendra son premier mari de 1939 à 1944, ils auront deux enfants. Ensemble, ils tentent leur chance, tout d’abord pour des émissions à la radio de Tulsa, puis munie d’une lettre de recommandation de son père, elle arrive à Hollywood en 1939 accompagnée de son époux.

Gregory Peck et Jennifer Jones - Dans le film de 1946 : Duel au Soleil.

Refusée à la Paramount, elle est engagée par la Republic Pictures où elle tourne en 1939, sous son véritable nom Phyllis Isley, un western aux côtés de John Wayne « New frontier / Frontier horizon » de George Sherman, un serial en quinze épisodes.

Malgré un timide début, elle fait une impression assez favorable auprès du célèbre producteur David O. Selznick (qui deviendra son deuxième mari en 1949, une fille Mary nait en 1954 ), ce dernier la rebaptise Jennifer Jones, et lui offre le rôle de la Sainte Bernadette Soubirous dans le biographique « Le chant de Bernadette » (1943) avec Gladys Cooper et Anne Revere, pour sa prestation non seulement elle recueille tous les éloges de la critique mais elle est gratifiée de l’Oscar de la meilleure actrice et devient une star du jour au lendemain.

John Cromwell réunis le couple dans « Depuis ton départ » (1944) elle campe une jeune américaine dont la vie est affectée par le second conflit mondial, un rôle difficile pour lequel elle a une deuxième nomination aux Oscars. Dans le mélodrame « Le poids d’un mensonge » (1945), de William Dieterle, Joseph Cotten rencontre une jeune femme amnésique (Jennifer) dont il tombe amoureux, il découvre bientôt qu'elle a été condamnée à un an de prison pour avoir tué son mari ; dans une comédie plus légère elle joue une servante intéressée par la plomberie dans « La folle ingénue » (1946) de Ernst Lubitsch avec Charles Boyer et Peter Lawford.

Puis elle interprète un personnage exotique celui d’une métisse sensuelle dans le sulfureux western de King Vidor « Duel au soleil » (1946) avec Gregory Peck ; elle enchaîne avec le film fantastique de William Dieterle « Le portrait de Jenny » (1949), un peintre (Joseph Cotten) rencontre une jeune femme (Jennifer Jones) dont il peint le portrait et en tombe amoureux, avant d'apprendre qu'elle est le fantôme d’une fille morte depuis dix ans. Puis elle dépeint l'un des plus célèbres personnages de la littérature française Emma Bovary dans « Madame Bovary » (1949) avec James Mason qui passe en jugement pour avoir écrit cette œuvre jugée immorale.

Dans les années 50, Jennifer continue d'offrir de belles performances comme dans « La renarde » 1950 de Emeric Pressburger, où elle incarne une ardente bohémienne qui a pour confidente une renarde ; en 1952, dans le mélodrame rural et puissant « La furie du désir » de King Vidor elle campe une fille pauvre de caractère sauvage qui accède au pouvoir et à la richesse d’un domaine familial et décide de se venger de cette communauté qui l'a toujours rejetée ; une doctoresse eurasienne Han Suyin dans le drame de guerre civile en Chine « La colline de l’adieu » (1954) de Henry King, elle vit une passion amoureuse avec un correspondant de guerre américain, (William Holden), pour sa prestation elle a reçu sa cinquième et dernière nomination aux Oscars perdant face à Anna Magnani pour « La rose tatouée « (1955); un rôle similaire dans « L’adieu aux armes » (1957), celui d’une infirmière britannique qui tombe amoureuse d’un lieutenant américain (Rock Hudson) durant la Grande Guerre.

Les années 60 signe son déclin, elle obtient toute fois un rôle difficile celui d'une patiente internée dans un hôpital psychiatrique dans « Tendre est la nuit » (1962) d’Henry King, son psychiatre (Jason Robards) la guérit et tombe amoureux d'elle.

Ce manque d’activité qui s'est amplifiée avec le décès de son mari David O. Selznick en 1965, Jennifer devenue dépressive, tente de se suicider en absorbant des somnifères. Découverte inanimée sur la plage de Malibu, elle est sauvée de justesse par une équipe médicale.

Rétablie elle se produit un temps au théâtre avant que John Guillermin la sort de l’ombre pour un dernier film en 1974 « La tour infernale » un film catastrophe où elle y joue une riche veuve, avec les principaux protagonistes Steve McQueen, Paul Newman et William Holden. Après avoir vécu le drame de sa vie, le suicide de sa fille Mary en 1976, Jennifer décide de se retirer des plateaux pour se consacrer à la psychologie et crée, à la fin des années 70, la « Jennifer Jones Simon Foundation For Mental Health And Education », destinée à venir en aide aux personnes atteintes de troubles du comportement.

En 1971 elle convole en troisième noces avec Norton Simon, un très riche collectionneur d'art, ils resteront unis jusqu’au décès de Norton en 1993.

Cinq fois nominée aux Oscars dont un gagné à 23 ans, Jennifer Jones à eu sa période de gloire dans les années meilleures années de l’âge d’or d’Hollywood. L’actrice décède le 19 décembre 2009 d'un cancer du sein à, l'âge de 90 ans.