Несмотря на то, что Коннели снималась в кино с детства, известности она добилась значительно позже, с выходом фильмов, «Тёмный город» (1998), «Реквием по мечте» (2000) и «Игры разума» (2001), за последний из которых она получила «Оскара» в номинации «лучшая женская роль второго плана». Также она известна своими ролями в таких картинах как «Халк» (2003), «Дом из песка и тумана» (2003), «Кровавый алмаз» (2006), «Как малые дети» (2006), «День, когда Земля остановилась» (2008) и «Обещать - не значит жениться» (2009).

С 2005 года Дженнифер Коннелли является послом в области прав человека в организации Международная амнистия. На протяжении всей ее карьеры, различные журналы, в том числе People, Time, Vanity Fair и Esquire включали ее в списки самых красивых женщин планеты.