Jacob wurde 1966 als Tochter des Physikers Maurice Jacob und der Psychologin Lise Jacob in Suresnes bei Paris geboren. Sie hat drei ältere Brüder. Im Alter von drei Jahren zog sie mit ihren Eltern nach Genf, wo sie das Conservatoire de Musique de Genève besuchte, und lebte dort bis zum Jahr 1984. Danach übersiedelte sie nach Frankreich, als sie in das Pariser Conservatoire national supérieur d’art dramatique aufgenommen wurde. Nach der Schulzeit wohnte sie zunächst in Lyon, zog aber wieder nach Paris, als ihre Filmkarriere begann. Ihren ersten Auftritt in einem Film hatte sie als Klavierlehrerin in Louis Malles Auf Wiedersehen, Kinder. Durch diesen Film entdeckte sie Kieślowski, der ihr dann die Hauptrolle in seinem Film Die zwei Leben der Veronika gab, da die eigentlich vorgesehene Darstellerin Juliette Binoche aus Termingründen absagen musste. Die Rolle als Weronika/Veronique machte Jacob weithin bekannt, 1991 erhielt sie dafür auch den Preis für die Beste Darstellerin bei den Filmfestspielen von Cannes. 1998 spielte sie in einer großen Hollywoodproduktion mit: Sie stellte die Freundin von Wesley Snipes in Auf der Jagd dar.
Neben ihrer Schauspielerarbeit hat Jacob auch gesungen, etwa in der französischen Rockgruppe Weepers Circus und mit Vincent Delerm.
Irène Jacob ist mit ihrem französischen Schauspielkollegen Jérôme Kircher verheiratet. Aus der Ehe stammen die Söhne Paul (* 2001) und Samuel Kircher (* 2004), die beide ebenfalls den Schauspielberuf ergriffen.
2024: Rendez-vous avec Pol Pot – Regie: Rithy Panh
Auszeichnungen
1991 – Internationale Filmfestspiele von Cannes: Beste Darstellerin für ihre Rolle in Die zwei Leben der Veronika. Für diese Rolle wurde sie auch für den César nominiert.
1993 – Sant Jordi des Radio Nacional de España für die beste ausländische Schauspielerin für Die zwei Leben der Veronika.