เจนนิเฟอร์ ทิลลี่ เริ่มเข้าวงการตั้งแต่ทศวรรษ 1980s โดยปรากฏตัวในรายการเบาสมองทางโทรทัศน์ที่ชื่อ Shaping Up อย่างต่อเนื่อง หนังที่เธอแสดงในยุคแรก ๆ เป็นหนังแนวที่หยิบยืมเอาสูตรสำเร็จของ Police Academy มาใช้ เช่นเรื่อง Moving Violations (1985) ชีวิตการแสดงของทิลลี่ ก้าวสูงขึ้นอีกขั้น เมื่อเธอได้รับการเสนอชื่อ เข้าชิงรางวัลออสการ์ ในฐานะนักแสดงสมทบยอดเยี่ยม จากบทสาวเฉิ่มที่เป็นแฟนของโจรคนหนึ่ง ใน Bullets Over Broadway (1994) ของ วู๊ดดี้ อัลเลน
หลังจากนั้น เธอร่วมแสดงหนังอีกมากมายหลายเรื่อง โดยมีเรื่องที่น่าจดจำมากที่สุดคือ Bound (1996) ของพี่น้องวาโชว์สกี้ ซึ่งทิลลี่รับบทเป็นสาวไบเซ็กส์ชวล ที่เป็นแฟนของโจรหางแถวคนหนึ่ง แม้ว่าหนังที่เธอแสดง จะมีความหลากหลายในด้านคุณภาพ แต่เธอก็ได้รับการยอมรับว่า เป็นนักแสดงที่มีผลงาน ในฮอลลีวูดอย่างสม่ำเสมอ และยังมีแฟนที่ติดตามชม บทบาทของเธออย่างเหนียวแน่น ในหนังคัลท์อย่าง Bride of Chucky (1998) เจนนิเฟอร์ ทิลลี่ เป็นน้องสาวแท้ ๆ ของ เม็ก ทิลลี่ และทั้งคู่เคยแสดงหนังด้วยกันใน Body Snatchers (1993) โดยเจนนิเฟอร์รับบทเป็นคู่เหมือนของเม็ก ผลงานล่าสุดของทิลลี่ คือการพากย์เสียงเป็น เซเลีย ใน Monsters, Inc. (2001) หนังแอนิเมชั่นสำหรับครอบครัว เรื่องล่าสุดของ วอลท์ ดีสนีย์ และ บัวนา วิสต้า
