Narodila se jako Jane O´Brien v kalifornském Hollywoodu. Jane měla ještě dva bratry Donalda a Williama, její otec James Matthew byl právník. Pro filmový svět ji objevila herečka Jean Muir, která v té době už měla smlouvu se studiem Warner Bros. Studio neztrácelo čas s obsazováním Jane do malých rolí a filmovým divákům ji v roce 1936 představilo rovnou jako hlavní podezřelou v mysteriózním krimidramatu THE CASE OF THE BLACK CAT, ve kterém hrál jejího právníka Richardo Cortez.
Přestože si ji studio Warner Bros. připravovalo pro kariéru své „leading lady“, Jane Bryan s herectvím skončila poté, co se na přelomu let 1939 a 1940 provdala za bohatého podnikatele a magnáta Johna Darta. Manželé spolu měli tři děti: syny Guye Michaela a Stephena a dceru Jane a žili spolu šťastně až do Johnovy smrti v lednu roku 1984. Jane zemřela po dlouhé nemoci v dubnu 2009 v kalifornském Pebble Beach ve věku 90 let.