După divorțul părinților, în 1914, Laura și sora sa mai mare, Helen, s-au mutat, împreună cu mama, la Chicago. În perioada copilăriei, având sănătatea mai fragilă, a locuit mai mult la mătușa sa din Melbourne, Florida, unde a urmat școala și a jucat în câteva piese de amatori. Din 1919, a urmat Liceul Lakeview din Chicago, până în 1922, când mama ei s-a căsătorit cu Harry C. Jones, familia mutându-se, de acum, la San Francisco. În anul următor, Laura a absolvit Liceul Politehnic. Gaynor îi datorează cariera artistică lui Jones, care le-a încurajat atât pe ea, cât și pe sora ei, în această direcție. Cele două surori s-au mutat la Los Angeles, unde au studiat la Școala de steno-dactilografie, notează site-ul biography.com.

Laura Augusta Gainer a debutat în filmul ''All Wet'' (1924). Și-a schimbat numele în Janet Gaynor la sfatul tatălui adoptiv, iar la scurt timp după aceea era deja distribuită în mai multe filme. În 1926, Gaynor a interpretat rolul eroinei Anna din filmul ''The Johnstown Flood'', primul său rol remunerat. Bucurându-se de un succes extraordinar, a devenit actrița preferată a producătorului Winkfield Sheehan de la casa de producție Fox, cu care a semnat un contract și care a distribuit-o în roluri importante din filme precum ''The Shamrock Handicap'', ''The Blue Eagle'', ''The Midnight Kiss'' și ''The Return of Peter Grimm''.

Gaynor întruchipa personaje plăcute, copilăroase, uneori vulnerabile, dar care ieșeau învingătoare în final. În 1927, a jucat în ''Sunrise — A Song of Two Humans'' și, din același an, a început să joace alături de actorul Charles Farrell, pentru prima dată în filmul romantic ''Seventh Heaven''. Cei doi au format un cuplu de succes pe ecrane și au ajuns să joace împreună în 11 filme, printre care ''Street Angel'', în 1928. Pentru prestația extraordinară din aceste trei filme, actrița a fost recompensată cu primul premiu din istoria Oscarului la categoria cea mai bună actriță. A fost pentru prima dată și, de altfel, singura dată, când o actriță a primit un Oscar pentru mai multe roluri.

În perioada tranziției de la filmul mut la cel vorbit, Gaynor a jucat în ''Four Devils'' (1928), la care a fost adăugat un dialog parțial în 1929, apoi în ''Christina'' (1929) și în ''Lucky Star'' (1929). În 1929, a dat un test de voce pentru rolul din musicalul ''Sunny Side Up'', primul său rol integral vorbit. Nefiind mulțumită de prestația sa, a început să ia lecții de dicție, dar producătorii au convins-o să-și păstreze naturalețea care o consacrase.

În septembrie 1929, Gaynor s-a căsătorit cu producătorul Lydell Peck, de care a divorțat, însă, câțiva ani mai târziu. A mai jucat în câteva musicaluri alături de Farrell, în 1930. Nemulțumită de multitudinea de roluri ingenue care i se acordau, a plecat în Hawaii, promițând să revină doar atunci când i se vor da roluri mai serioase. După șapte luni a revenit, însă, la aceeași tipologie de personaje care o consacrase. În 1931 și în 1932, a jucat în remake-ul filmului ''Daddy Long Legs'' (1931), în ''The Man Who Came Back'' (1931), alături de Farrell, și în alte patru filme. Printre rolurile interpretate între 1933 și 1938, se disting trei, respectiv cele din ''State Fair'' (1933), în care Gaynor interpretează rolul fetei lui Will Rogers; ''The Farmer Takes a Wife'' (1935), avându-l ca partener pe Henry Fonda, și ''A Star Is Born'' (1937). În acesta din urmă, Gaynor a avut o prestație extraordinară, pentru care a fost nominalizată la Premiile Oscar. Ulterior, a jucat în ''Three Loves Has Nancy'' (1938) și ''The Young in Heart'' (1938).

În 1939, la vârsta de 33 de ani, Gaynor s-a retras din activitate. La vremea aceea, era cea mai bine plătită actriță de la Hollywood, cu un venit anual de peste 250.000 de dolari. După 17 ani de apariții pe marele ecran, popularitatea ei era în declin. Spectatorii începuseră să se plictisească de tipologia personajelor interpretate de Gaynor, își doreau eroine mai îndrăznețe și mai sofisticate.

În august 1939, Gaynor s-a căsătorit cu designerul de costume Gilbert Adrian, cu care a avut un fiu, Robin, născut în 1940. Următorii 12 ani, au călătorit foarte mult. În 1952, și-au cumpărat o fermă în Brazilia, unde și-au petrecut alți șapte ani. Mai aveau proprietăți și în Palm Springs și Hawaii.

Janet Gaynor a revenit în cinematografie pentru un ultim film, ''Bernardine'' (1957). A încercat, apoi, câteva roluri în trei piese care nu s-au bucurat, însă, de succes: ''The Midnight Sun'' (1959) și ''Harold and Maude'' (1980), pe Broadway, și ''On Golden Pond'' (1981), la Chicago. A mai jucat în câteva producții de televiziune, printre care ''The Love Boat'', în 1981.

Gilbert Adrian a murit în 1959, lăsându-și soția devastată de durere și bolnavă. În 1964, Janet Gaynor s-a recăsătorit cu producătorul Paul Gregory, alături de care s-a stabilit la Palm Springs. Aici, Gaynor s-a dedicat picturii, expunându-și lucrările la Galeriile Wally Findlay din New York, în aprilie 1977.

În 1982, a suferit un grav accident de circulație. A murit la 14 septembrie 1984, din cauza unei pneumonii și a unor complicații survenite în urma acestui accident. A fost înmormântată la Palm Springs.

În ciuda faptului că nu avusese o pregătire profesională pentru cariera în cinematografie și nu avea abilități vocale sau de dansatoare deosebite, Janet Gaynor a fost unul dintre marile staruri hollywoodiene, jucând în 37 de filme de renume. A primit o stea pe Hollywood Walk of Fame, iar în 1978 a fost distinsă de Academia Americană de Film cu un premiu special pentru "plăcerea și buna dispoziție pe care le-a oferit-o cinefililor din întreaga lume".