Après des débuts en fanfare dans Rio Lobo et surtout Un été 42, et malgré Otto Preminger, Blake Edwards, Tom Gries, Luigi Zampa, Luchino Visconti (un brillant - et inattendu - second rôle féminin dans L'Innocent) et David Cronenberg par la suite, la carrière de la superbe Jennifer O'Neill (qui fut un mannequin renommé dès 1962) n'a pas tenu ses promesses, sombrant dès la fin des années soixante-dix dans la série B (ou Z) d'horreur ou d'action.

A la télévision, dans les années quatre-vingt, l'actrice tient encore la vedette dans la série Espion modèle (où elle renoue avec sa première activité et forme avec Jon-Erik Hexum un couple des plus "glamour") et compose une somptueuse Messaline, puis disparaît quasiment des écrans, se contentant d'apparitions de plus en plus discrètes. En revanche, elle a publié plusieurs livres depuis 1999 (son autobiographie Surviving Myself fut le premier).

Jennifer O'Neill a été mariée neuf fois.