Jordana Brewster nació en Ciudad de Panamá, Panamá, en el seno de una familia formada por un banquero de inversiones estadounidense y una exmodelo fotográfica brasileña, Maria João (de soltera Leal de Souza). Tras su nacimiento, vivió en Londres durante seis años, hasta que se mudó a la ciudad natal de su madre, Río de Janeiro, donde aprendió a hablar portugués con fluidez. Aquí atrajo por primera vez la atención del público brasileño al interpretar a una bailarina en un popular programa infantil. A los 10 años se mudó a Nueva York. Brewster estudió en el Convent of the Sacred Heart y se graduó en la Professional Children's School de Nueva York. Después ingresó en la Universidad de Yale, donde se graduó en 2003. Su abuelo paterno, Kingman Brewster Jr., fue presidente de la Universidad de Yale entre 1963 y 1977.

Brewster debutó con un papel episódico en la telenovela diurna «Todos mis hijos» en 1995. Poco después obtuvo el papel de Nikki Munson en la telenovela «Como gira el mundo», que en 1997 le valió una nominación al premio de la revista Soap Opera Digest a la mejor actriz joven. Paralelamente a su trabajo en la telenovela, Brewster estudió interpretación y en 1998 debutó en la gran pantalla con uno de los papeles principales en el thriller adolescente «The Faculty». Al año siguiente apareció en la miniserie «The Sixties», poco después dejó la telenovela y en 2001 rodó junto a Cameron Diaz la película «The Invisible Circus».

El gran salto en la carrera de Brewster llegó con su papel en la película de 2001 «The Fast and the Furious», tras lo cual empezó a aparecer con regularidad en las listas de las mujeres más sexys del mundo. El interés adicional de la prensa por Brewster en aquella época lo provocó su romance con Mark Wahlberg. Aunque la película tuvo un gran éxito, ella decidió continuar sus estudios y no volvió a aparecer en pantalla hasta 2004, cuando actuó en la fallida comedia «D.E.B.S.». Después interpretó el papel principal en el drama independiente «Walking on Water», y en 2006 apareció junto a James Franco en la película «Annapolis». Ese mismo año protagonizó la película de terror «The Texas Chainsaw Massacre: The Beginning», el proyecto comercialmente más exitoso en el que ha tenido un papel protagonista.

En 2007 Brewster intentó regresar a la televisión con el papel principal en el piloto de «Mr. and Mrs. Smith» para ABC, basado en la película homónima con Angelina Jolie. El piloto tuvo un presupuesto enorme, pero la cadena decidió no encargarlo para su posterior emisión. Brewster fue después estrella invitada en varios episodios de la serie «Chuck», y más tarde regresó a su papel en la franquicia «Fast & Furious». Actuó en las películas «Fast & Furious» (2009), «Fast Five» (2011), «Fast & Furious 6» (2013) y «Furious 7» (2015).