Née à Marshalltown dans l'Iowa, Seberg commencera sa carrière d'actrice dans des productions théâtrales locales avant de s'installer à New York pour poursuivre une carrière cinématographique. Sa première apparition au grand écran a eu lieu en 1956 dans le film *Stolen Holiday*. Elle connaîtra ses premiers succès avec les films *L'Amour par-dessus tout* (1957) et *Bonjour Tristesse*, pour lequel elle sera nommée pour un Golden Globe.
En 1968, Jean Seberg est poursuivie en justice pour avoir fourni de l'argent à la Ligue pour la libération du peuple sud-viêtnamien, accusation dont elle sera finalement acquittée en 1970. Peu après, elle adoptera une fille et s'installerait en France, où elle jouera dans des films tels que *Breathless* (1960), de Jean-Luc Godard.
Malheureusement, son rôle d'actrice ne connut pas le succès escompté en France et elle fut victime d'intenses persécutions médiatiques. En 1972, alors qu'elle était enceinte de sa deuxième fille, elle sera condamnée pour la mort de son petit-ami français, François Christian Damiens, dans des circonstances qui restent controversées.
En 1978, Jean Seberg fut dénoncée par les médias comme une membre d'une cellule terroriste de l'organisation révolutionnaire française, le Groupe armé populaire (GAP), accusation pour laquelle elle n'a jamais été jugée. Elle mourut quelques mois plus tard d'une overdose accidentelle de barbituriques à Paris.
Seberg a laissé une marque indélébile dans le cinéma américain et française, son rôle dans *Bonjour Tristesse* étant considéré comme l'un des meilleurs du cinéma franco-américain. Elle a également inspiré le film *Jean Seberg* (2020), réalisé par Benedict Andrews et mettant en vedette Jessica Lange dans le rôle de la mère de Jean Seberg.