Jane nació en Londres el dia 14 de diciembre 1946, segunda hija de Major David Birkin y la actriz y cantante Judy Campbell. La vida de Jane transcurrió de una manera sosegada y comportada hasta que llegó la revolución de los sesenta y se convirtió en una Chelsea girl en minifalda y abrazó de lleno la excitación pop del " Swinging London ". Debutó como actriz a los 17 años en el Teatro Haymarket en la obra Carving a Statue de Graham Greene.
Fue en un musical, Passion Flower Hotel, en el Teatro Prince of Wales, que hizo su debut como cantante, animada por el compositor John Barry, autor del tema de James Bond 007, con el cual acabó casándose a los 19 años. Fue contratada por Antonioni para " Blow Up ", donde protagonizó su primera escena controvertida: apareció desnuda y Londres entero lo comentaba.
Después del fracaso de haberse casado demasiado joven y el nacimiento de su hija Kate en 1967, Jane decidió mudarse a Francia. Contratada por el cineasta francés Pierre Grimblat para su película "Slogan", fue amor a primera vista entre Jane y su acompañante de reparto Serge Gainsbourg, un cantante y músico.
Eran una de las parejas de moda en la escena parisina, consiguieron los titulares en 1969 con una canción sutilmente inquietante, "Je t'aime moi non plus". Canción ofensiva según algunos y una delicia para otros, los sensuales suspiros de Jane haciendo el amor se convirtieron en un éxito en el mundo entero