Jayne Mansfield fréquente une école d'art dramatique à Dallas (Texas), puis étudie le théâtre et la psychologie à l'université de Géorgie. Elle débute sur les planches en amateur et prend des cours avec Barusch Lumet. Elle gagne également de nombreux concours de beauté qui lui valent des titres aussi originaux que celui de "Miss Lampe à magnésium".
En 1954, encore inconnue, Jayne Mansfield part pour Hollywood dans la ferme intention d'y devenir une star de cinéma. Après un essai raté pour la Paramount, elle se résout à tourner pendant deux ans dans des séries Z racontant les exploits de femmes préhistoriques. Elle y apparaît déjà dans des tenues mettant en valeur ses mensurations de rêve, qui lui valent bientôt un surnom : "Le Buste". Dotée d'un sens aigu de la publicité, elle fait également des apparitions scandaleuses et remarquées, notamment dans un Bikini en peau de léopard lors d'un cocktail. On la voit brièvement dans La Peau d'un autre (Pete Kelly's blues, Jack Webb, 1955) où elle tient le rôle d'une vendeuse de cigarettes. Elle y est remarquée par Frank Tashlin, qui lui donne sa chance dans La Blonde et moi (The Girl can't help it, 1956), qui la rend célèbre et la propulse au rang de "nouvelle Marilyn". En 1957, elle joue dans une comédie de Broadway adaptée à l'écran, Will success Spoil Rock Hunter ? (La Blonde explosive, F. Tashlin). C'est alors qu'elle signe un contrat avec la Fox. Elle tente de cultiver le mythe de la star hollywoodienne, se fait construire une maison à Beverly Hills avec une piscine et un lit rose en forme de c.ur, où elle pose fort peu vêtue pour les photographes en compagnie de son mari, Mike Hargitay, ancien M. Univers. La trentaine de films, au total, dans lesquels elle apparaît, la présentent comme une blonde nunuche et portent des noms évocateurs : Embrasse-la pour moi (Kiss them for me, Stanley Donen, 1957), La Blonde et le shérif (The Sheriff of fractured jaw, Raoul Walsh, 1959). En 1959, la Fox refusant de renouveler son contrat, la carrière de Jayne Mansfield commence à décliner. Elle doit jouer dans des cabarets et renoue avec les péplums et les séries B, tout en tournant encore dans quelques films : La Blonde et les nus de Soho (Too hot to handle, Terence Young, 1959), Le Dompteur de femmes (The George Raft story, Joseph M. Newman, 1961). Elle épouse en 1965 l'acteur et metteur en scène Matteo Ottavio (alias Matt Cimber), qui la fait tourner dans Single room furnished, 1966. Lorsqu'elle meurt dans un accident de voiture, à l'âge de trente-quatre ans, en compagnie de son avocat, Sam Brody, sa légende est déjà ternie et la starlette oubliée, remplacée par une actrice rongée par l'alcool.
Jayne Mansfield a fait de régulières apparitions dans l'émission télévisée Down You Do et dans les séries Alfred Hitchcock présente et Burke's Law.
Longs métrages 1954 | Female Jungle Jungle de femme | Bruno VeSota |
| 1955 | Burglar (The) Le Cambrioleur | Paul Wendkos |
| 1955 | Hell on Frisco Bay Colère noire | Frank Tuttle |
| 1955 | Illegal Le Témoin à abattre | Lewis Allen |
| 1955 | Pete Kelly's Blues La Peau d'un autre | Jack Webb |
| 1956 | Girl Can't Help It (The) La Blonde et moi | Frank Tashlin |
| 1957 | Kiss Them for Me Embrasse-la pour moi | Stanley Donen |
| 1957 | Wayward Bus (The) Les Naufragés de l'autocar | Victor Vicas |
| 1957 | Will Success Spoil Rock Hunter ? La Blonde explosive | Frank Tashlin |
| 1958 | Sheriff of Fractured Jaw (The) La Blonde et le shériff | Raoul Walsh |
| 1959 | Challenge (The) Un compte à régler | John Gilling |
| 1959 | Too Hot to Handle La Blonde et les nus de Soho | Terence Young |
| 1960 | Amori di Ercole (Gli) Les Amours d'Hercule | Carlo Ludovico Bragaglia |
| 1960 | It Happened in Athens | Andrew Marton |
| 1961 | George Raft Story (The) Le Dompteur de femmes | Joseph M. Newman |
| 1962 | Panic Button [Un Américain à Rome] | Giuliano Carnimeo |
| 1963 | Amore primitivo (L') Amour primitif | Luigi Scattini |
| 1963 | Einer frisst den Anderen La Môme aux dollars | Gustav Gavrin, Ray Nazarro, Albert Zugsmith |
| 1963 | Heimweh nach St. Pauli | Werner Jacobs |
| 1963 | Promises, promises | King Donovan |
| 1963 | Spree | Mitchell Leisen, Walon Green |
| 1965 | Fat Spy (The) | Joseph Cates |
| 1965 | Las Vegas hillbillys (The) | Arthur C. Pierce |
| 1966 | A Guide for the Married Man Petit guide pour un mari volage | Gene Kelly |
| 1966 | Single Room Furnished | Matt Cimber |