Jessica Alba wurde am 28. April 1981 im kalifornischen Pomona geboren. Als Tochter eines Amerikaners mexikanischer Abstammung und einer Mutter mit dänischen und frazösisch- kanadischen Wurzeln besitzt Alba die mexikanische, kanadische und amerikanische Staatsbürgerschaft. Da ihr Vater bei der US-amerikanischen Luftwaffe beschäftigt war, musste Alba während ihrer Kindheit häufig umziehen. So lebte sie mit ihrer Familie u.a. in Biloxi, Mississippi, in Del Rio, Texas sowie im kalifornischen Claremont. 1992 nahm Alba im Alter von elf Jahren erstmals an einem Schauspielwettbewerb in Beverly Hills teil. Sie setzte sich gegen ihre Konkurrentinnen durch und gewann als Hauptpreis Gratis-Schauspielunterricht bei der US-amerikanischen Schauspielerin Felicity Huffmann. Neun Monate später wurde sie von einem Agenten unter Vertrag genommen.

1994 erhielt Alba ihre erste Rolle in der Abenteuerkomödie Ferien total verrückt des amerikanischen Regisseurs Jonathan Prince. Es folgten zahlreiche Auftritte in diversen Fernsehserien, darunter die Arztserie Chicago Hope – Endstation Hoffnung (1996), die bekannte Tennie-Soap Beverly Hills, 90210 (1998) sowie die Flipper-Neuauflage Flippers neue Abenteuer, in der Alba von 1995 bis 1998 auftrat. Nach ihrem Highschool-Abschluss 1997 studierte sie Schauspielerei an der Atlantic Theater Company in New York City. Ihren endgültigen Fernsehdurchbruch feierte die Schauspielerin mit der Science Fiction-Serie Dark Angel, für die sie sich gegen 1200 Mitbewerberinnen durchsetzte. Zwischen 2000 und 2002 spielte Alba in insgesamt 42 Episoden der Serie mit und wurde dadurch einem breiten Publikum bekannt. Für ihre Rolle der Soldatin Max Guevara wurde sie u.a. mit dem People’s Choice Award und dem Teen Choice Award ausgezeichnet. Ihren ersten großen Erfolg an der Kino-Kasse landete Alba 2003 mit dem Tanzfilm Honey. 2005 hatte sie einen Auftritt in Robert Rodriguez' Kultfilm Sin City und erhielt für ihre Performance den MTV Movie Award. 2006 erschien unerlaubterweise ein Foto von Alba im Bikini auf der Titelseite des Erotikmagazins Playboy, woraufhin sie die Herausgeber der Zeitschrift verklagte. Für ihre Auftritte in den Kinofilmen Fantastic Four und Into The Blue erhielt Alba 2005 den Negativpreis Goldene Himbeere. Zwei Jahre später erhielt sie für ihre Filme Der Glücksbringer, Awake und Fantastic Four: Rise of the Silver Surfer Nominierungen für selbigen. 2011 ernetete sie weitere Goldene Himbeeren als Schlechteste Nebendarstellerin für Filme wie Meine Frau, unsere Kinder und ich, Machete und Valentinstag. 2012 gründete Alba das Unternehmen The Honest Company, das sich auf ökofreundliche und giftfreie Kosmetik- und Pflegeprodukte spezialisiert hat. 2013 veröffentlichte sie ihr Buch The Honest Life, in dem sie Lesern Tipps und Ratschläge rund um eine gesunde und ökologisch ausgeglichene Lebensweise an die Hand gibt. 2014 spielte Alba in der Sin City-Fortsetzung Sin City: A Dame to Kill For mit, für die sie erneut in die Rolle der Nancy Callahan schlüpfte. 2015 hatte sie einen Gastauftritt im Musikvideo zu Taylor Swifts Single Bad Blood.

Privat ist Jessica Alba seit Mai 2008 mit dem US-amerikanischen Filmproduzenten Cash Warren verheiratet. Das Paar hat zwei gemeinsame Töchter.