Il est sans doute le « beau gosse » le plus ignoré (et le plus mal exploité) des années d'or hollywoodiennes (1950-1960).
En 1950, alors qu'il est étudiant diplômé en radio à l'Université de Californie, il est repéré par des chasseurs de talent et se voit offrir un contrat de deux ans par la 20th Century-Fox, contrat qui fut prolongé jusqu'en 1959. Il fit ses débuts à Hollywood dans Quatorze heures (Fourteen Hours), puis tint des rôles plus importants dans Red Skies of Montana (1952) et Marin du roi (Sailor of the King) en 1953.
Il travailla aux côtés de John Wayne dans l'un des principaux rôles du western La Prisonnière du désert (The Searchers), premier de ses trois longs métrages sous la direction de John Ford, les deux autres étant La Dernière Fanfare (The Last Hurrah) en 1958 et Le Sergent noir (Sergeant Rutledge) en 1960.
John Ford recommanda Jeffrey Hunter au metteur en scène Nicholas Ray pour le rôle de Jésus dans le film biblique
Le Roi des rois (King of Kings) en 1961 ; son interprétation reçut un accueil mitigé par les critiques. Dans Le Jour le plus long (The Longest Day), il incarne un soldat qui perd la vie en participant à l'assaut des troupes alliées face aux défenses d'Omaha Beach.
Après avoir tenu différents seconds rôles à la télévision vers la moitié des années 1950, Jeffrey Hunter signa un contrat de deux ans avec la Warner Brothers. Il joua dans la série Temple Houston, qui ne connut pas de seconde saison. C'est alors qu'il accepta le rôle principal du premier épisode de Star Trek, The Cage, où il incarne le Capitaine Christopher Pike, commandant du vaisseau Enterprise. Jeffrey Hunter déclina la proposition de tourner le second pilote prévu, laissant le commandement de l'Enterprise à William Shatner (Capitaine James T. Kirk) et préféra se tourner vers le cinéma.
Avec la fin du système de contrats instauré par les grands studios, Jeffrey Hunter dut également, comme beaucoup d'autres vedettes, accepter des rôles dans des films de série B produits en Europe, à Hong Kong ou au Mexique.
Il a été marié trois fois : Barbara Rush en 1950 ; Joan Bartlett en 1957 ; et Emily McLaughlin en 1969.