Жанна Прохоренко родилась 11 мая 1940 года в Полтаве. Настоящее имя — Жаннета. Отец родом из Витебска. После переезда семьи в Ленинград первые уроки актёрского мастерства получила в Ленинградском городском дворце пионеров имени Жданова.
В 1964 году окончила Всесоюзный государственный институт кинематографии (мастера С. А. Герасимов и Т. Ф. Макарова). Её сокурсниками были будущие звезды советского и российского кино — Галина Польских, Лидия Федосеева-Шукшина, Жанна Болотова, Лариса Лужина, Сергей Никоненко. Жанна Прохоренко первой из этой звездной компании стала не просто популярна — знаменита, так как ещё студенткой дебютировала в одной из лучших картин о Великой Отечественной войне «Балладе о солдате» Григория Чухрая.