Jessica Rothe je dcerou Stevea a Susan Rothenbergových. Absolvovala střední školu Cheery Creek, poté dokončila Bostonskou Univerzitu a získala bakalářský titul v oboru výtvarného umění. Její babička Colleen Rothenberg, známá divadelní umělkyně, byla velkou inspirací, aby se Jessica stala herečkou.
Od osmi let se věnovala baletu, od mládí navštěvovala letní herecké školy, později profesionální herecké workshopy. Na vysoké škole se naučila hrát na housle, tančit a také se věnovala výrobě keramiky. Poté, co dokončila vysokou školu, se začala Rothe soustředit na svoji hereckou kariéru. Začínala několika rolemi v divadle a právě tyto role později vedly k získání některých rolí ve filmech a televizi, ale brzy si uvědomila, že divadelní hraní je úplně jiné než to filmové.
„Jednoho dne bych si ráda zahrála Bond girl.“
První filmovou rolí se pro ni stala role Bojany Mitic v epizodě The Pink Panthers of the longest running ze seriálu America’s Most Wanted. Poté následovaly další epizodní role v seriálech. Rok 2015 jí konečně přinesl vytoužené uznání, a to za hlavní roli ve snímku Lily & Kat. Rok 2016 se stává pro Rothe přelomovým. Zahrála si roli Alexis v oscarovém filmu La La Land. V tomto snímku mohla uplatnit svoje zkušenosti z divadla a taneční dovednosti.