Janet Gaynor groeide vanaf de leeftijd van acht jaar op in San Francisco. Nadat ze hierna in Los Angeles een tijd in een schoenwinkel had gewerkt aan $18 per week trok Janet Gaynor naar Los Angeles en schreef zich in Hollywood in voor een opleiding als secretaresse. In 1924 was ze te zien als figurante in korte komedies, meestal zelfs zonder vermelding in de aftiteling. In 1925 deed ze in de Fox Studios een eerste auditie waarna ze al vrij snel door zo'n beetje de ganse wereld omarmd werd omwille van haar uitgesproken charmante uitstraling. Ze speelde nog meer figurantenrolletjes in komedies van Hal Roach en goedkope 2 haspel westerns.
Haar carrière kreeg een flinke boost toen ze werd gecast naast George O'Brien in het spectaculaire The Johnston Flood (1926).

Samen met Charles Farrell was ze vervolgens te zien in maar liefst twaalf films, het leverde de twee de bijnaam van America's favorite lovebirds op. Gaynor kreeg voor haar rol in de film 7th Heaven een Oscar maar ze werd ook onderscheiden voor de films Sunrise en Street Angel. Het was overigens de eerste keer dat een Oscar werd gegeven voor meerdere films. Haar acteerprestatie in Sunrise gaf treffend het hoge niveau van Gaynor aan maar ook tot wat ze in staat was: de manier waarop ze emoties als wanhoop (de scène waarbij ze in een tram naar de stad spoort) en vreugde (wanneer ze wordt herenigd met haar echtgenoot) overbracht als actrice waren heel bijzonder.

In 1930 vluchtte ze naar Honolulu. Ze ging als het ware in staking voor zeven maand tot ze kon overgehaald worden om terug te keren. Op dat moment had Fox zich bij Twentieth Century aangesloten en was er nog maar weinig vraag naar haar. Om de homoseksualiteit van Tyrone Power wat te verdoezelen regelde Fox afspraakjes met Janet Gaynor. Dit werd natuurlijk niets aangezien Janet Gaynor zelf lesbisch was ondanks dat ze maar liefst drie keer huwde (met een man).

Halfweg de jaren '30 maakte Janet Gaynor twee films per jaar, in 1934 werd ze zelfs verkozen tot box-office female star.
Maar in 1936 verliet ze Fox en wou freelance gaan werken. Dit zorgde voor een afnemende populariteit waardoor de rollen die ze kreeg niet echt meer passend waren voor haar. Na haar rol in Three Loves Has Nancy en The Young in Heart (1938) hield ze het voor bekeken en was occasioneel enkel nog actief op radio en in tv-programma's, ze bracht de meeste van haar tijd door op een ranch in Brazilië. Even leek ze nog voor een comeback te zullen zorgen met haar moederrol in Bernardine, opnieuw bij 20th Century-Fox.

Zoals daarnet al vermeld trouwde Janet Gaynor drie keer. Een eerste keer met advocaat Lydell Peck (de twee scheidden in 1934), een tweede keer met ontwerper Gilbert Adrian in 1939, op dat moment de bekendste kostuumontwerper in Hollywood. In 1940 werd hun zoon Robin Gaynor Adrian geboren. In 1959 werd ze weduwe nadat Adrian overleed na een beroerte. Op kerstavond 1964 (!) trouwde ze met de 14 jaar jongere producer Paul Gregory, een vriend van Charles Laughton.

Janet Gaynor had naast acteren nog een ander talent: schilderen. Haar stilleven schilderijen werden destijds tentoongesteld in een galerij in New York.

In 1978 kreeg ze van de Motion Picture Academy een onderscheiding, officieel omwille van "her truly immeasurable contribution to the art of motion pictures and for the pleasure and entertainment her unique artistry has brought to millions of film fans around the globe."

In 1980 was ze succesvol op het vlak van toneel in New York, in het Broadway-stuk Harold and Maude. In 1981 was ze nog te zien in een aflevering van de populaire tv-serie Love Boat.

Janet Gaynor stierf enige tijd nadat ze in 1983 betrokken was in een auto-ongeval waarbij ook haar echtgenote en actrice Mary Martin gewond werden. Ze brak hierbij elf ribben én haar bekken maar liep daarnaast ook inwendig ernstige verwondingen op. Ze onderging twee grote operaties in het General Hospital van San Francisco waar ze in januari 1983 ontslagen werd. Ze kon echter nooit volledig herstellen en stierf nadat ze een longontsteking kreeg. De lijkschouwer stelde echter dat ze overleed aan de gevolgen van de verwondingen na het ongeval.
Janet Gaynor werd begraven in het Memorial Park dat je kan vinden langs de Santa Monica Boulevard. Wie daar ooit in de buurt is begeeft zich naar sectie 8, lot 193.