Después de trabajar en teatros regionales, Jayne Atkinson apareció en la producción fuera de Broadway de Bloody Poetry del Manhattan Theatre Club en 1987. Hizo su debut en Broadway el mismo año en una reposición de All My Sons de Arthur Miller. Posteriormente, consiguió papeles principales en más producciones teatrales, y obtuvo un premio Drama Desk a la mejor actriz en una obra de teatro por su actuación en The Skriker en 1996, así como dos nominaciones al Tony. Desde la década de los ochenta participó en numerosas series de televisión y populares cintas. Dentro de sus papeles más conocidos estan el de Karen Hayes en 24 (2006-2007), la jefa de sección de BAU Erin Strauss en el drama de CBS Criminal Minds (2007-2020) y la secretaria de Estado de Estados Unidos, Catherine Durant, en el drama político de Netflix House of Cards (2013-2018) En 2021 forma parte de Clarice, la nueva serie de la CBS.