Nach seinem Abschluss geht der Burn Notice-Star mit nur 75 US-Dollar in der Tasche nach New York, um seinen Traum, Schauspieler zu werden, zu verwirklichen. In einem Wettbewerb mit Tausenden Mitbewerbern an der New Yorker Schauspielschule kann er sich durchsetzen und macht seinen Master of Fine Arts.
Jeffrey Donovan wächst in ärmlichen Verhältnissen auf. Seine Mutter zieht ihn und seine zwei Brüder mit Hilfe der Wohlfahrt allein groß. In seiner Kindheit muss er mit seiner Familie zehn Mal umziehen. Während der Highschool beginnt er sich für das Schauspielen zu interessieren und gründet ein Schauspiel-Fachbereich an seiner Schule.
Donovan gibt sein Debüt 1995 in der Hauptrolle des Independentfilms „Throwing Down“, der von den Kritikern gefeiert wird. Ein Jahr später erhält er dank seinem erfolgreichen Debüt eine kleinere Rolle in dem hochkontroversen Film „Sleepers“. Seitdem ist der Darsteller in zahlreichen verschiedenen Rollen zu sehen. Beeindruckend ist außerdem auch seine Bühnenkarriere, für die er oft mit positiver Kritik belohnt wird. Unter anderem steht er im Theater in der Komödie „Don't dress for Dinner“ (2009) in Chicago auf der Bühne.
Auf der Leinwand ist er im Jahr 2000 in der Hauptrolle des Sequels „Book of Shadows: Blair Witch 2“ zu sehen, sowie 2006 in dem Sport-Drama „Believe in Me“. Kleinere Rollen übernimmt er in dem Actionfilm „Bait - Fette Beute“(2000), in dem Drama „Sam & Joe“ (2003) und in der sehr erfolgreichen romantischen Komödie „Hitch“ (2005), sowie 2008 neben Angelina Jolie in Clint Eastwoods Thriller „Der fremde Sohn“ (im Original „Changeling“).
Im Fernsehen ist Donovan in verschiedenen Hauptrollen in TV-Spielfilmen und zahlreichen Gastrollen in US-Serien zu sehen. Beispielsweise hat er 1997 eine wiederkehrende Rolle in der SciFi-Serie The Pretender inne, sowie 1999 eine Gastrolle in der Comedy Spin City. 2004 erhält er die Hauptrolle neben Vera Farmiga in dem Remake der britischen Krimi-Serie Touching Evil. Es folgen weitere Gastauftritte, wie etwa 2005 in CSI: Miami oder 2006 in Threshold. 2007 ist er in einer wiederkehrenden Rolle in Crossing Jordan zu sehen. Auf der Leinwand ist der Schauspieler 2011 in Clint Eastwoods „J. Edgar“ zu sehen.
Seine bisher größte Rolle spielt Jeffrey Donovan seit 2007 in der erfolgreichen Krimi-Serie Burn Notice. Als Michael Westen will er seine Ehre wiederherstellen und ist auf der Suche nach den Verantwortlichen, die sein Leben als Geheimagent zerstört haben.
Donovans Gehalt steigt innerhalb von zwei Jahren von 55 000 pro Episode auf 125 000 US-Dollar.
2015 ist er in der Serie Fargo zu sehen, 2016 übernimmt er die Hauptrolle in der Dramaserie Shut Eye, wo er einen Trickbetrüger und Wahrsager zum besten gibt, der sich in ein gefährliches Netz einer mächtigen Familie verstrickt.
Im August 2012 ist er mit dem Model Michelle Woods vor den Traualtar getreten. Das Paar hat drei Kinder, Claire (*2012), Lucas (*2014) und ein Mädchen, dass 2017 geboren wurde.
Donovan hat einen schwarzen Gürtel in Karate und praktizierte ebenfalls sechs Jahre Aikido, sowie Brazilian Jiu-Jitsu. 2009 wurde er wegen Trunkenheit am Steuer verhaftet, aber wenige Stunde später gegen Kaution entlassen.
Donovan engagiert sich sozial, beispielsweise spendete er seiner alten Highschool 100 000 US-Dollar. Außerdem unterstützt er die Organisation Life Rolls On, die sich für Menschen im Rollstuhl einsetzt.