Jessica Chastain descobriu a dança aos nove anos e, aos treze, já fazia parte de uma companhia de dança. Começou a atuar em produções shakespearianas por toda a região da Baía de São Francisco. Um ator em uma produção de "Romeo & Juliet" a incentivou a fazer o teste para a Juilliard como estudante de teatro. Tornou-se membro do "Crew 32" com a ajuda de uma bolsa de estudos concedida por um dos famosos ex-alunos da escola, Robin Williams.

Em seu último ano na Juilliard, recebeu uma oferta de contrato com o roteirista e produtor de TV John Wells e acabou trabalhando em três de seus programas de TV. Jessica continua a fazer teatro, tendo atuado em "The Cherry Orchard", "Rodney's Wife", "Salome" e "Othello". Divide seu tempo entre Nova York e Los Angeles, trabalhando em teatro, cinema e TV.

Em 2011, teve um ano prolífico no cinema. Foi indicada e ganhou diversos prêmios, incluindo uma indicação ao Oscar de 2012 de Melhor Atriz Coadjuvante por The Help (2011).