Jordana Brewster est la fille d'Alden Brewster, banquier américain, et de Maria João, mannequin brésilienne.

Elle a une petite sœur du nom d'Isabelle Brewster, qui est mariée à Baron Davis. Elle grandit à Londres jusqu'à l'âge de six ans. Ensuite, sa famille déménage à Rio de Janeiro. Elle y reste quatre années. Jordana apprend à parler couramment portugais durant ce séjour.

À l'âge de 10 ans, la famille de Jordana déménage une nouvelle fois pour s'installer dans le quartier de Manhattan à New York. Jordana y fait ses études au Sacré Cœur, une école catholique pour jeunes filles. Ensuite elle continue à l'école d'art dramatique Professional Children's School de New York.

Elle est repérée dans le soap opera américain, As the World Turns, qui lui vaut une nomination pour le Soap Opera Digest Award de la meilleure jeune actrice. Son premier rôle dans un long métrage est pour le film de science fiction, The Faculty de Robert Rodriguez.

Sa notoriété auprès du grand public est venue grâce à son rôle de Mia Toretto dans le film d’action Fast and Furious, rôle qu’elle conserve dans les suites Fast and Furious 4, Fast and Furious 5, Fast and Furious 6 et Fast and Furious 7 et Fast and Furious 9.

Parallèlement, elle joue dans le drame Vérité apparente, la comédie d’action D.E.B.S. et le film d’horreur Massacre à la tronçonneuse : Le Commencement.

À la télévision, elle est l’un des rôles principaux de la nouvelle version de la série Dallas, de 2012 à 2014. Elle joue ensuite un rôle récurrent, dans la première saison de la série d’anthologie, American Crime Story ainsi que dans la série Secrets and Lies, en 2016. De 2016 à 2019, elle incarne le D^r. Maureen Cahill dans la série d’action L’Arme fatale, adaptée de la franchise cinématographique du même nom.

Elle s'est mariée avec Andrew Form aux Bahamas le 6 mai 2007, producteur du film Massacre à la tronçonneuse : Le Commencement dans lequel elle joue. Le couple a deux garçons, Julian et Rowan, nés en septembre 2013 et en juin 2016 par le biais d'une mère porteuse. Le couple divorce en juillet 2020. Elle s'est mariée avec Mason Morfit le 3 septembre 2022.

En 2020, lors de l'avant-première de Fast And Furious 9, Jordana Brewster a avoué avoir eu le béguin pour Paul Walker, du quatrième au septième film, plus précisément jusqu'à la triste mort de l'acteur en novembre 2013.