Она появилась на свет 19 октября 1941 года в посёлке Озеро-Карачи под Новосибирском. Детство будущей актрисы выпало на военные годы. О маленькой Жанне заботилась мама, а отец сражался на фронте — командовал стрелковой дивизией, во время боёв за Днепр получил звание Героя Советского Союза. Из-за тяжёлого ранения глава семейства был уволен в запас и вернулся домой.
Вскоре родители увезли Жанну в Москву, где отец стал студентом Высшей дипломатической школы при Министерстве иностранных дел. После выпуска его направили на работу в посольство СССР в Чехословаки — за границей Жанна провела несколько лет, пока семья не вернулась в Москву.
Ещё 16-летней школьницей Жанна Болотова впервые попала в кино — режиссёры Лев Кулиджанов и Яков Сегель пригласили её на роль Гали Волынской в ленте «Дом, в котором я живу». Съёмочный процесс заворожил девушку и она твёрдо решила стать профессиональной актрисой.
После школы Жанна подала документы во ВГИК, но чуть было не завалила экзамены — в это время ушла из жизни её любимая бабушка, и Жанна никак не могла отвлечься от грустных мыслей и сосредоточиться на творческом конкурсе. Во второй тур Болотову не позвали, но в дело вмешался отец — поговорил с приёмной комиссией и упросил дать дочери ещё один шанс.
На этот раз Жанна смогла собраться и продемонстрировала педагогам свой талант — её зачислили на курс легендарных Сергея Герасимова и Тамары Макаровой.
С наставниками у студентки сразу сложились тёплые отношения. Уже на третьем курсе она сыграла в фильме Герасимова и Макаровой «Люди и звери», затем появилась в главной роли в мелодраме Георгия Шелеста «Если ты прав» в паре с молодым Станиславом Любшиным.
Сразу после выпуска Жанна пополнила труппу Театра Киноактёра и продолжила активно сниматься в кино — сыграла в лентах «Западня», «Первый курьер», «Журналист», «24-25 не возвращается», «Судьба резидента».
Расцвет карьеры Жанны Болотовой пришёлся на 70-е годы. Она блеснула в картинах «Молчание доктора Ивенса», «Дни хирурга Мишкина», «Бегство мистера Мак-Кинли» — за эту роль актриса была удостоена Государственной премии.
Красавица с невероятными голубыми глазами никогда не была обделена мужским вниманием. Актриса стала музой Булата Окуджавы — поэт посвятил ей несколько стихотворений, в том числе строки: «Над дорогой Смоленскою, как твои глаза, — / Две вечерних звезды голубых — моей судьбы». Ещё на первом курсе за Жанной упорно ухаживал известный сердцеед Андрей Кончаловский, но роман быстро сошёл на нет.
Тогда начинающий режиссёр познакомил актрису со своим другом — художник Николай Двигубский только что вернулся из Парижа и сразу попал под обаяние актрисы. Уже спустя месяц после знакомства Болотова и Двигубский сыграли свадьбу.
Жанне тогда было всего 19 лет и вскоре она поняла, что совершила огромную ошибку — выскочила замуж без любви, только чтобы не отстать от других и не засидеться в «старых девах».
На самом деле в её сердце уже давно возникло чувство к другому. С Николаем Губенко они дружили с самого поступления, но вместе их никто не представлял. Жанна из семьи столичных дипломатов и одесский детдомовец Коля — какая из них пара?
Однако вскоре Болотова поняла, что именно этого мужчину любит всей душой. Губенко оказался невероятно талантливым, да к тому же — по-настоящему хорошим человеком. Жанна целый год не могла рассказать о своих чувствах мужу, боялась его ранить, но всё же решила, что лучше признаться, чем всю жизнь прожить без любви.
С Губенко они поженились в конце 60-х и были вместе больше полувека. Судьба не подарила им детей, но Болотова впоследствии признавалась, что, может, это и к лучшему — ведь актёры редко становятся хорошими родителями, а дети творческих людей часто страдают от недостатка внимания и одиночества.
Плодом любви Жанны Болотовой и Николая Губенко стали совместные фильмы. Режиссёр снимал жену почти во всех своих картинах — Болотова блеснула в лентах «Если хочешь быть счастливым», «Подранки», «Из жизни отдыхающих», «И жизнь, и слёзы, и любовь».
Актриса считала, что их с мужем последняя картина «Запретная зона» во многом стала пророческой — подобно экранному смерчу, на страну надвигались разрушительные изменения.
В конце 80-х Николай Губенко оставил кино и сосредоточился на работе на посту министра культуры СССР. Вслед за мужем с экранов пропала и Жанна Болотова — достойных проектов становилось всё меньше, а сниматься в низкопробном кино она не хотела.
К тому же началась чёрная полоса в семье актрисы — тяжело болела мама, скончался отец. Болотова почти всё время проводила в больницах, так что ей было совсем не до съёмок.
Современные фильмы актриса считала откровенным позором и лишь однажды согласилась вернуться на экраны — в 2005 году сыграла преподавательницу в «Жмурках» Алексея Балабанова, которого называла единственным талантливым режиссёром своего времени.
Если не считать этого короткого появления на экране, Жанна Болотова не снимается уже почти 40 лет. Актриса говорит, что играть возрастные роли ей не интересно, а делать какие-то вмешательства в свою внешность она не хочет. Главное, что зрители её до сих пор помнят по действительно хорошим фильмам.
В 2020 году после долгой болезни ушёл из жизни муж актрисы Николай Губенко. Потеря самого близкого человека стала для Жанны Болотовой тяжёлым ударом — она говорила, что таких чутких, искренних и тонких людей больше нет на свете.
Сегодня Жанна Болотова ведёт тихую жизнь в подмосковном доме и редко общается с прессой. Актриса рассказывала о проблемах с давлением, однако в остальном чувствует себя хорошо — признаётся, что она сильная женщина.