Её кинодебют состоялся в 1947 году в картине «Капитан из Кастильи» с Тайроном Пауэром, где Питерс на главной роли заменила актрису Линду Дарнелл, которую перебросили на съёмки в фильм «Амбер навсегда». Фильм стал крупным хитом и это способствовало дальнейшему становлению кинокарьеры Питерс.
В 1953 году режиссёр Сэмюэл Фуллер пригласил Питерс на роль Кэнди в свой фильм «Происшествие на Саут-Стрит», отказав при этом в главной роли таким голливудским звёздам как Мэрилин Монро, Ава Гарднер и Шелли Уинтерс, посчитав их, в отличие от Джин Питерс, слишком гламурными. В том же году Питерс снялась вместе с Монро в красочном фильме-нуар «Ниагара». Её карьера в кино продлилась ещё пару лет, за которые актриса снялась в фильмах «Проект убийства» (1953), «Три монеты в фонтане» (1954), «Апач» (1954), «Сломанное копьё» (1954) и «Человек по имени Питер» (1955).
В 1957 году, после развода с первым мужем, нефтяником Стюартом Крамером, Питер вышла замуж за знаменитого и эксцентричного предпринимателя-миллионера Ховарда Хьюза, незадолго до того, как он выпал из поля зрения общественности и стал затворником. После нескольких лет счастливой жизни, Птерс и Хьюз разъехались, а в 1971 году официально оформили развод.
Джин Питерс согласилась на пожизненные алименты в размере 70000 $ в год с поправкой на инфляцию, при этом отказавшись от всех претензий на имущество бывшего супруга. В том же году актриса вышла замуж за продюсера студии «20th Century Fox» Стэнли Хафа, с которым была в браке до его смерти в 1990 году.
Свои последние появления перед зрителями в качестве актрисы Питерс исполнила на телевидении, где в 1970 — 1980-х годах снялась в нескольких сериалах и телефильмах.
Джин Питерс умерла от лейкемии 13 октября 2000 года в калифорнийском городе Карлсбад, за два дня до своего 74 дня рождения.