Jane Wyman lahir dengan nama Sarah Jane Mayfield pada 5 Januari 1917 di St. Joseph, Missouri. Saat berusia delapan tahun, orangtuanya bercerai dan ayahnya meninggal dunia secara prematur. Setelah lulus SMA dan sempat berkuliah di Universitas Missouri, ia mencoba memasuki dunia film dengan bantuan ibunya, namun gagal.

Pada tahun 1935, ia memulai karier sebagai penyanyi radio dan mengubah nama menjadi Jane Durrell. Tahun berikutnya, menandatangani kontrak dengan Warner Bros., ia berubah nama lagi menjadi Jane Wyman. Ia tampil di film-film seperti Brother Rat dan Brother Rat and a Baby, yang dibintangi bersama Ronald Reagan, suaminya kelak.

Di awal 1940-an, Wyman beralih ke komedi dan melodrama, mendapatkan perhatian lewat The Lost Weekend (1945). Ia dinominasikan Oscar untuk The Yearling (1946) dan memenangkan Oscar Best Actress pada 1949 untuk perannya dalam Johnny Belinda. Ia membintangi film terkenal lainnya, termasuk Stage Fright dan Here Comes the Groom.

Selain film, Wyman juga sukses di layar kaca dengan acara Jane Wyman Presents The Fireside Theatre. Ia kembali ke film dengan Holiday for Lovers dan Pollyanna, serta tampil terakhir di How to Commit Marriage. Di akhir hayatnya, ia aktif di layar TV, termasuk perannya sebagai Angela Channing di Falcon Crest selama sembilan musim, dan menerima berbagai penghargaan.

Wyman mengalami kelelahan dan masalah kesehatan yang menyebabkan dia keluar dari Falcon Crest setelah musim kedelapan. Setelah menyembuhkan diri, ia tampil sebentar sebagai tamu di serial tersebut dan kemudian berkarier sebagai aktris tamu di berbagai acara. Ia menetap di Rancho Mirage dan meninggal di usia 90 tahun akibat arthritis dan diabetes di tahun 2007.

Selain karier, Wyman memiliki seorang putri, Maureen Reagan, yang aktif di dunia politik. Ia meninggal dunia di rumahnya di Palm Springs, California, dan semasa hidupnya dikenal sebagai salah satu aktris yang berpengaruh dan penuh dedikasi di Hollywood.