Дженсен Эклс родился 1 марта 1978 года в Далласе (штат Техас, США) в семье актёра Алана Роджера Эклса и Донны Джоан Шеффер. Родители назвали сына Дженсеном, так как считали это имя редким. У Дженсена есть старший брат Джошуа (1975) и младшая сестра Маккензи (1985).
В 1990 году Дженсен Эклс окончил начальную школу Дартмут в Ричардсоне (Техас), затем он перешёл в среднюю школу Аполло, которую окончил в 1993 году, а закончил он среднее образование в школе Беркнера в 1996 году. После окончания школы Дженсен собирался поступать в Техасский университет на физиотерапевта, но потом решил стать актёром и переехал в Лос-Анджелес.
В короткометражном фильме 2004 года «The Plight of Clownana». Эклсу предлагали роль возлюбленного Элайзы Душку во втором сезоне сериала «Вернуть из мёртвых», но в 2004 году он вернулся в Ванкувер (где проходили съёмки «Тёмного ангела»), чтобы сыграть роль Джейсона Тига, возлюбленного Ланы Лэнг (в исполнении Кристин Кройк) в телесериале «Тайны Смолвиля». В 2005 году Дженсен сыграл главную роль в фильме «Пожиратель душ» вместе со своим отцом.
В 2005 году Дженсен Эклс получил главную роль Дина Винчестера в мистическом сериале «Сверхъестественное» производства компании «Warner Brothers», в котором так же в главной роли снялся Джаред Падалеки.
Дженсен был утверждён на роль Пристли в фильме «Ten Inch Hero» 2007 года.
В июне 2007 года Дженсен выступил на сцене театра Casa Mañana (Техас) вместе с Лу Даймондом Филлипсом в спектакле «Несколько хороших парней». Он сыграл роль лейтенанта Дэниэла Кэффи, которого исполнил Том Круз в киноверсии этой постановки в 1992 году. Это был первый опыт Дженсена на театральной сцене...
В 1998 году Дженсен Эклс получил премию Soap Opera Digest Award в номинации «Выдающийся мужской дебют» за роль Эрика Брэйди в телесериале «Дни нашей жизни». Три года подряд (1998, 1999 и 2000) Дженсен номинировался за эту роль на премию Daytime Emmy Awards в категории «Выдающийся молодой актёр в драматическом телесериале», но уступил её Джонатану Джексону (в 1998 и 1999) и Тому Дэвиду (в 2000). За роль Дина Винчестера в телесериале «Сверхъестественное» в 2006 году Дженсен был номинирован на премию Teen Choice Award в категории «Прорыв года», но победителем в этой номинации стал Зак Эфрон].
В августе 2008 года Дженсен выиграл SyFy Genre Awards в номинации «Лучший актёр телевидения».