Дженнифер было 12 лет, когда мать вышла замуж за некоего Джона Уорда, экс-хиппи с пятью детьми. Они поселились в уединении на острове Тексада в проливе Джорджия, отделяющем остров Ванкувер от Американского континента. Жителей на острове Тексада было мало, занимались они в основном лесозаготовками. Джон Уорд, однако, вовсе не собирался валить лес: он считал себя человеком духовного склада, поскольку писал книги на религиозные темы (ни одна из них не была издана).
Тилли говорит, что братья и сестры часто голодали, что все дети спали вповалку на матрасах, лежавших на полу, что ее брат ходил в лес стрелять дичь, которую они затем готовили и ели. В начале 90-х, когда по всей Америке прогремело дело о групповом самоубийстве членов секты в Уэйко, Тилли обронила, что руководитель секты показался ей похожим на отчима.
В доме не было ни телефона, ни телевизора. Кинотеатров на острове тоже не было. Дети развлекались в меру своих сил и воображения. Дженнифер разыгрывала для братишек и сестренок спектакли, в которых она представала то лесной нимфой, то речной русалкой. Тилли говорит, что уже тогда знала, что станет актрисой. Мать поощряла ее в этом: она всегда говорила детям, что они должны ставить планку как можно выше и добиваться желаемого. Когда Дженнифер училась в пятом классе, мать пригласила актеров гастролирующей театральной труппы остановиться в их доме, и Дженнифер навсегда запомнила эти дни.
Дженнифер училась в 10 классе, когда ее мать снова развелась и переехала в город Виктория. Дженнифер вспоминает, что вместе с матерью и сестрами ходила на ежегодные шекспировские фестивали и 9 раз посмотрела "Ромео и Джульетту". Но период с 1975-го по 1978 год остается самым загадочным в ее жизни. В 1991 году она сказала, что ее голливудский стаж - 16 лет, однако говорить на эту тему подробнее отказалась. Возможно, ее первые попытки покорения киностолицы относятся к середине 70-х, но никаких следов Тилли в Голливуде той эпохи обнаружить не удалось. Возможно, все это время она жила у своего родного отца. Так или иначе, в 1978 году она поступила в женский колледж Стивенса в городе Колумбия, штат Миссури. Она также признается, что по причине дремучей невежественности в вопросах секса ухитрилась потерять девственность лишь накануне окончания колледжа. А затем отправилась в Лос-Анджелес и стала пробиваться "в актрисы". Чтобы свести концы с концами, торговала сандвичами и салатами: возила тележку-холодильник по зданиям, где размещалось много контор.
Первых профессиональных успехов Тилли добилась на сцене. В конце 80-х годов она сыграла в пьесах "Жизнь этого парня" и "Тартюф" в Лос-Анджелесском театральном центре, а также засветилась на Бродвее в постановках "Тщеславие" и "Один снятый ботинок". В том сезоне ей присудили премию "Театральный мир" и премию "Драмалог". Ее работа в "Тартюфе" привлекла внимание драматурга и режиссера Дэвида Бэйрда, который взял ее на одну из главных ролей в фильм "Обжегшиеся" (Scorchers) - о трех женщинах, переживающих любовные драмы. Тилли сумела не затеряться на фоне таких знаменитостей, как Фэй Данауэй, Джеймс Эрл Джонс и Денхолм Эллиотт; более того, Эллиотт, мастер английской сцены, сказал, что давно уже не видел такой талантливой и перспективной молодой актрисы. Но вместо того, чтобы пробиваться в звезды, Тилли предпочла более тернистый путь характерной актрисы. Все эти годы она либо играла главные роли в малобюджетных фильмах, либо маленькие, но яркие роли в крупных студийных лентах - таких, как "Сделано в Америке", "Бегство" или "Лжец, лжец". Однако несмотря на отсутствие звездного статуса, у нее образовался круг верных поклонников, в число которых входит и Квентин Тарантино.
За роль в фильме Вуди Аллена "Пули над Бродвеем" Тилли была номинирована на премию Оскар. У Дженнифер есть сестра - актриса Мег Тилли.