Urodziła się w Cloquet w stanie Minnesota jako córka Dorothy Florence (z domu Sahlman; 1913–1998) i Alberta Johna Langego (1913–1989)[5]. Ze strony matki ma korzenie fińskie[6], ze strony ojca – niemiecko-holenderskie[6]. Ukończyła Cloquet High School w Cloquet[7]. W 1967 rozpoczęła studia ze sztuki i fotografii na University of Minnesota[8]. W 1971 poślubiła fotografa Paco Grande[9], z którym żyła w środowisku bohemy. Małżeństwo podróżowało po Stanach Zjednoczonych i Meksyku, po czym przeprowadziło się do Paryża. Tam Lange uczyła się pantomimy i pracowała jako tancerka w Opéra-Comique[9]. Po powrocie do Stanów w 1973 roku pracowała w Nowym Jorku jako kelnerka i modelka.
W latach 90. zagrała między innymi w Mężczyźni nie odchodzą (1990), Przylądku strachu (1991), Błękicie nieba (1994) i Tytusie Andronikusie (1999). Za rolę w Błękicie nieba zdobyła Oscara dla najlepszej aktorki pierwszoplanowej. Późniejsze znaczące pozycje filmowe w karierze Lange to Duża ryba (2003), Broken Flowers (2005) oraz filmy telewizyjne Normalny (2003) i Szare ogrody (2009), które przyniosły jej pierwszą w karierze nagrodę Emmy, przyznaną w kategorii najlepszej aktorki w filmie telewizyjnym lub miniserialu[10].
W ostatnich latach kariera Lange skupia się głównie na działalności telewizyjnej. W 2011 aktorka po raz pierwszy wystąpiła w serialu, dołączając do głównej obsady American Horror Story stacji FX. Serial okazał się telewizyjnym przebojem, przywrócił Lange dużą popularność i przyniósł dwie kolejne nagrody Emmy oraz Złoty Glob[11]. Do 2014 aktorka zagrała w nim cztery różne postacie w czterech pierwszych seriach, po czym zrezygnowała z dalszego udziału w serialu. W 2017 wcieliła się w Joan Crawford w serialu Konflikt, który również wyprodukowała. W 2018 powróciła do American Horror Story, by wystąpić gościnnie w jednym odcinku ósmej serii.
Jessica Lange jest także fotografką. Wydała cztery książki ze swoimi fotografiami, a jej prace pokazywano podczas wystaw w galeriach sztuki. W 2016 osobiście otworzyła swoją wystawę w Galerii Miejskiej BWA w Bydgoszczy. Jej wizyta w Polsce związana była z festiwalem filmowym Camerimage, gdzie odebrała honorową Nagrodę im. Krzysztofa Kieślowskiego.