Итак, Джейн О’Брайен по прозвищу Пунки, дочь адвоката Джеймса Мэтью и его жены Ирен О’Брайен, родилась в Лос-Анджелесе 11 июня 1918 года. Джейн росла с братьями, Дональдом и Уильямом. Совсем юной девочкой Джейн проявила интерес к актерскому мастерству и еще подростком подписала контракт с компанией «Warner Bros.», привлеченной задорным видом Джейн и ее свежим, веснушчатым личиком. По условиям контракта ей изменили имя.
Не теряя времени на ее обучение, студия сразу ввела многообещающую актрису в актерский состав фильма 1936 года об адвокате Перри Мейсоне «Дело о черной кошке», где Джейн сыграла подозреваемую. В роли непобедимого адвоката снялся красавец Рикардо Кортес, а в роли Деллы Стрит - его верной секретарши - Джун Тревис. Следующим фильмом стала картина «Дети капитана» и историческая драма о гражданской войне «Под звездами Юга».
Четвертый фильм Джейн, «Меченая женщина» запомнился тем, что это был первый фильм, в котором Джейн играла вместе с Бетт Дэвис. Бетт Дэвис не обратила внимания на то, что юная актриса может стать угрозой для ее благополучия и ее заменой. Наоборот, она очень тепло отнеслась к Джейн, игравшей в фильме ее наивную младшую сестру, и стала ее другом на долгие годы, даже после того, как Джейн Брайан перестала сниматься.
После безупречной работы в вестерне «Чероки стрип» и еще одном драматическом фильме с Бетт Дэвис и Хамфри Богартом, «Кид Гэлэхэд», а также в драме «Исповедь», Джейн показала, что способна на роли в совершенно ином амплуа, сыграв в криминальной комедии «Простенькое дело об убийстве». До этого она играла в драмах настоящих леди, ее персонажи носили милые имена вроде Мэри, Бетси, Бетти и Мари, и не позволяли полностью раскрыть талант юной актрисы. На съемках Джейн Брайан познакомилась и подружилась с будущим президентом США Рональдом Рейганом и его первой женой Джейн Вайман. Джейн и Рональд составили романтическую пару в криминальном фильме «Девушки на испытательном сроке». Затем Джейн, Рейган и Вайман вместе сыграли в популярной комедии 1938 года «Братец Крыса». Позже Джейн и ее муж, республиканцы по политическим убеждениям, окажут значительную поддержку Рейгану в его политической деятельности, а Дарт-старший станет доверенным советником президента. Самой лучшей и сильной ролью Джейн называют роль в драме «Мы не одиноки».
Обладая скромным и застенчивым характером, Джейн избегала публичности и в Голливуде, и после свадьбы, а в последние годы жизни не давала вообще никаких интервью. В браке с Уитолоком Дартом, который был на 11 лет старше ее, Джейн родила троих детей. Джейн с мужем оба были лицензированными пилотами и во время деловых поездок облетали всю страну за штурвалом частного самолета. Её пасынок, Джастин Дарт мл. (1930—2002) был активистом за права инвалидов, а также консультантом при написании Закона о правах инвалидов в Америке в 1990 году.
Она умерла после продолжительной болезни, 8 апреля 2009 года, в своем доме в Пеббл Бич, штат Калифорния, оставив после себя трех детей, трех внуков и двух правнуков.