Жанна (настоящее имя — Жанетта) Прохоренко родилась в 1940 году в Полтаве. Учиться актерскому мастерству она начала в ленинградском Дворце пионеров, а в 1957 году поступила в школу-студию МХАТ.
В 1959 году на юную студентку обрушилась настоящая слава: она снялась в военной драме Григория Чухрая «Баллада о солдате», завоевавшей гран-при Каннского кинофестиваля. После этого Юлий Райзман пригласил актрису в ставший культовым фильм «А если это любовь?».
Жанну отчислили из школы-студии МХАТ, поскольку в те годы студентам театральных вузов запрещали сниматься в кино. Ей пришлось закончить образование в московском ВГИКЕ, где ее сокурсницами стали Галина Польских и Лидия Федосеева-Шукшина.
Фильмография Жанны Прохоренко насчитывает около 50 картин. Она часто снималась в фильмах на «деревенскую» тематику («Близкая даль», «Приезжая», «Калина красная») и в экранизациях классических произведений («Женитьба Бальзаминова», «Дядюшкин сон»). Но все-таки вершиной ее карьеры осталась роль Шуры в «Балладе о солдате».
Актриса дважды была замужем. После трагической гибели второго мужа, писателя и сценариста Артура Макарова, она уехала в глухую деревню в Псковской области и почти перестала общаться с внешним миром, делая исключение только для дочери Екатерины и внуков.
Жанну Прохоренко похоронят на Хованском кладбище рядом с матерью.