Elle est la fille du guitariste Tom Tripplehorn qui fit partie un moment du groupe Gary Lewis & The Playboys. Après avoir suivi des cours à l'Université de Tulsa et à la Juilliard School de New York, Jeanne Tripplehorn commence sa carrière comme présentatrice de télévision et de radio. En 1991, elle participe avec Lukas Haas au téléfilm The Perfect Tribute.
Son premier rôle au cinéma se fait dans le célèbre film Basic Instinct où elle joue auprès de Sharon Stone le rôle d'une psychologue. En 1993, elle participe au film
La Firme où elle joue le rôle de la femme du personnage de Tom Cruise. En 1995, elle décroche le rôle féminin principal du film Waterworld auprès de Kevin Costner.
Sa carrière au cinéma ralentit ensuite et les films où elle joue ne connaissent pas un aussi grand succès auprès du public. En 1999, elle participe à nouveau à un film du box-office (Mickey les yeux bleus) où elle joue le rôle de la petite amie de Hugh Grant. En 2000, elle joue une gangster lesbienne dans le film Timecode. Dans le film À la dérive (2002), elle a le rôle de la meilleure amie du personnage de Madonna. En 2008, Jeanne Tripplehorn endosse le rôle de Jacqueline Kennedy-Onassis avec qui elle a une petite ressemblance physique.