Jean era filha de um bem sucedido dentista e de uma dona-de-casa. Aos 16 anos de idade fugiu de casa para se casar com o jovem empresário Charles McGrew, o casal logo mudou para Los Angeles, onde ela iniciou sua carreira.
Jean começou em Hollywood como figurante até 1929, quando Howard Hughes, que estava refilmando Hell's Angels (1930) em versão falada, encantou-se por ela. Nessa mesma época seu casamento acabou em divórcio. Terminado o filme, Jean fez uma turnê pelo país em divulgação do mesmo. Infelizmente, Hughes não tinha outros projetos para ela e acabou por vender seu contrato a MGM. A partir dai sua carreira decolou.
Em 1932, casou-se com um assistente de Irving Thalberg na MGM, Paul Bern. A relação dos dois era muito conturbada. Ironicamente, a deusa sensual das telas escolheu para marido um homem impotente, sexualmente falando. Ele passou a agredi-la, devido a sua frustração.
A situação logo se tornou insuportável. O casal vivia de aparências. Então, certo dia, enquanto Jean estava no estúdio, Bern se matou com uma pistola de calibre 38, encharcado do perfume favorito da esposa, Mitsouko.
Em 1933 casou-se novamente com o cineasta Harold Rosson, acabou divorciando-se oito meses depois. Estrelou em mais de trinta filmes em uma carreira que durou apenas dez anos, até que em 1937 durante as filmagens de Saratoga, a saúde da atriz estava debilitada e em 29 de maio de 1937 Harlow teve um colapso no set e o diretor a mandou para casa para descansar. O que aconteceu depois disso permanece um mistério.
Acredita-se que Jean ficou uma semana de cama com náuseas, pois sua mãe, com quem ela vivia, se recusava a chamar um médico devido à sua crença religiosa, a Ciência Cristã. Outros dizem que a própria Jean se recusou a ser internada e passar por uma cirurgia.
No dia 3 de junho sua mãe comunicou a imprensa que a atriz estava melhor, mas a 6 de junho, Louis B. Mayer e William Powell deram ordens para que a levassem a um hospital. A loura platinada morreu no dia seguinte, prematuramente, aos 26 anos, de insuficiência renal. Em decorrência de complicações nos rins, uma seqüela, ainda possivelmente, das agressões de Bern.
Encontra-se sepultada no Forest Lawn Memorial Park (Glendale), Glendale, Los Angeles, nos Estados Unidos.
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