Родилась маленькая Жанна 19 октября 1941 года в курортном посёлке Озеро‑Карачи Новосибирской области. Шел первый год войны. Сразу после рождения дочки отец ушел на фронт, был разведчиком, отличился в битве за Днепр и получил звание Героя Советского Союза. В годы войны будущую актрису воспитывали мама и бабушка, которые привили девочке любовь к чтению. Уже в пять лет она читала "Евгения Онегина" А.С.Пушкина.
Будучи школьницей Жанна Болотова дебютировала в кинематографе, представ перед зрителем в амплуа Гали Волынской в ленте, созданной режиссерами Львом Кулиджановым и Яковом Сегелем «Дом, в котором я живу». Партнерами актрисы по съемкам стали другие известные отечественные артисты театра и кино Евгений Матвеев и Михаил Ульянов. Роль в фильме Кулиджанова и Сегеля принесла Жанне всесоюзную известность и подтолкнула в сторону выбора будущей профессии.
После окончания школы без особых проблем Жанна поступила на курс Сергея Герасимова и Тамары Макаровой во Всесоюзный государственный институт кинематографии, который успешно окончила в 1964 году.
Еще во время обучения во ВГИКе Жанна Болотова принимала участие в съемках. Так она снялась в киноленте своего учителя Сергея Герасимова «Люди и звери», примерив образ Татьяны Соболевой, а в 1963 году сыграла в фильме Юрия Егорова по рассказу Георгия Шелеста «Если ты прав», исполнив в нем главную роль.
После института актриса была принята в состав Театра-студии киноактера, однако главным приоритетом в артистической карьере для Болотовой всегда был кинематограф, в котором она активно продолжала развиваться. В 1967 году она вновь снялась в фильме своего наставника Сергея Герасимова «Журналист», а позже, в 1972 году, и в его драме «Любить человека».
Чаще всего актриса появлялась в картинах своего мужа — известного советского актера, режиссера и последнего министра культуры Советского Союза Николая Губенко. Их совместная кинематографическая история началась в 1968 году, когда они вместе приняли участие в съемках картины «Первый курьер». В 1977 году Жанна Болотова сыграла Аллу Константиновну в картине «Подранки», тремя года позже — в комедии «Из жизни отдыхающих», а в 1984 году исполнила главную роль в фильме «И жизнь, и слезы, и любовь».
Но настоящий актерский триумф ждал артистку в работе Михаила Швейцера. В 1977 году она исполнила роль мисс Биттл в «Бегстве мистера Мак-Кинли», за которую была удостоена Государственной премии. Последней крупной работой Жанны Болотовой в советском кинематографе стала роль в фильме «Запретная зона», вышедшем в 1988 году. Ей продолжали предлагать роли и после, однако актриса, будучи крайне избирательной, отказывалась сниматься в фильмах 90-х годов.
Долгожданное возвращение в кино произошло в 2005 году, когда Жанна Болотова сыграла в небольшой роли преподавателя в фильме Алексея Балабанова «Жмурки».
Всего в фильмографии Жанны Болотовой 30 незабываемых работ. Все её героини на экранах, как правило, нежные, грациозные, женственные и интеллигентные. Актриса удостоена премии за лучшую женскую роль международного кинофестиваля в Триесте за фильм "Молчание доктора Ивенса". Она также удостоена премии на международном фестивале фильмов в Варне, посвященных Красному Кресту и здравоохранению. Тогда лучшей женской ролью назвали ее работу в фильме "24-25" не возвращается".
В последнее время Жанна Андреевна проводит много времени в семейном кругу на даче, превосходно справляется с хозяйством и радует близких кулинарными изысками.