Figlia di Kimberly e Jonathan Biel, un imprenditore e commercialista, la sua famiglia ha origini tedesche, francesi, inglesi, irlandesi e Choctaw. Ha un fratello più giovane, Justin, nato nel 1985. La famiglia di Jessica si trasferì spesso durante la sua infanzia: Texas, Connecticut, Illinois ed infine a Boulder (Colorado), dove si è diplomata alla Fairview High School.