С юных лет Сиберг увлекалась театром, выступала в школьных спектаклях, в студенческом театре университета штата Айовы. Свою первую роль в кино она исполнила ещё будучи студенткой, в драме Отто Премингера «Святая Иоанна» 1957 года. В том же году Премингер ставит ещё один фильм с Джин Сиберг - экранизацию романа Франсуазы Саган «Здравствуй, грусть».

После съемок фильма актриса переезжает в Англию, а затем во Францию. В 1959 году Сиберг снимается в ключевом для движения французской «новой волны» фильме Жана-Люка Годара «На последнем дыхании», где играет роль американской журналистки Патриции Франкини. «На последнем дыхании» принес актрисе большую популярность во Франции и номинацию на премию Британской киноакадемии.

Вскоре популярность Джин Сиберг вышла за рамки Франции, в обиход даже вошло выражение «стрижка под Джин Сиберг». Джин стала настоящим символом для молодых американок, которые мечтали уехать в Париж. Журналисты писали, что «миниатюрная мисс Сиберг местами смотрится трогательно со своим детским лицом и коротко постриженными волосами, но в большинстве эпизодов холодна и расчетлива, как животное, защищающее себя в иррациональном, бессердечном мире».

В 1962 году актриса вышла замуж за известного французского писателя Ромена Гари. К концу 1960-х Сиберг серьезно заинтересовалась политикой, выступала за права индейцев и афроамериканцев.

Актрисы не стало 8 сентября 1979 года. Сиберг было всего 40 лет.