Η Ευγενία Καρπούζη, όπως ήταν το πραγματικό της όνομα, γεννήθηκε στην Αθήνα στις 12 Ιανουαρίου 1934. Έζησε τα παιδικά της χρόνια σε διάφορες πόλεις, ακολουθώντας τις μεταθέσεις των γονιών της που ήταν εκπαιδευτικοί. Ο πατέρας της, Κωνσταντίνος Καρπούζης, ήταν μαθηματικός και η μητέρα της, Θεώνη, δασκάλα. Στη Θεσσαλονίκη μπήκε εσωτερική στο Γαλλικό Σχολείο Καλογριών και αργότερα συνέχισε στο αντίστοιχο Σεν Ζοζέφ στην Αθήνα.
H αγάπη της για το θέατρο άρχισε να εκδηλώνεται από τα μαθητικά της, ακόμη, χρόνια κι εκφράστηκε με τη συμμετοχή της στις σχολικές παραστάσεις. Τη χρονιά αποφοίτησής της από την Ελληνογαλλική Σχολή το 1951 πήρε μέρος στην παράσταση της «Aντιγόνης» του Σοφοκλή που ανέβηκε στο θέατρο «ΡΕΞ» από τους τελειόφοιτους, ερμηνεύοντας τον ομώνυμο ρόλο.
Την ίδια χρονιά έγινε δεκτή στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου, όπου μαθήτευσε δίπλα στον Δημήτρη Pοντήρη, τον Άγγελο Tερζάκη, την Kατερίνα και τον Γιώργο Παππά, που υπήρξε και ο πρώτος μεγάλος της έρωτας. Αποφοίτησε το 1954 και αμέσως χρίστηκε πρωταγωνίστρια. Ο πρώτος της ρόλος στο θεατρικό σανίδι ήταν δίπλα στη Μελίνα Μερκούρη και τον Βασίλη Διαμαντόπουλο, στο έργο του Αντρέ Ρουσέν «Ωραία Ελένη», που ανέβηκε τον Οκτώβριο του 1954 στο Θέατρο Κοτοπούλη. Ακολούθησε ο ρόλος της Αντέλα στο έργο του Λόρκα «Το σπίτι της Μπερνάντα Άλμπα», στο οποίο πρωταγωνιστούσε η Κατίνα Παξινού και σκηνοθέτησε ο Αλέξης Μινωτής. Το χρονικό διάστημα 1955-1959 έπαιξε με επιτυχία σπουδαίους ρόλους στο Εθνικό Θέατρο: Οφηλία (Άμλετ), Κορντέλια (Βασιλιάς Ληρ), Μυρίννη (Λυσιστράτη) κ.ά.
Το 1955 έκανε το κινηματογραφικό της ντεμπούτο στην ταινία του Αλέκου Σακελλάριου «Λατέρνα, φτώχεια και φιλότιμο», για να ακολουθήσουν περισσότερες από 30 ταινίες: «Το κοροϊδάκι της δεσποινίδος» (1960), «Η νύφη το ’σκασε» (1962), «Τα κόκκινα φανάρια» (1963), «Δεσποινίς διευθυντής (1964), «Μια τρελή τρελή οικογένεια» (1965), «Τζένη - Τζένη» (1966), «Ένας ιππότης για τη Βασούλα» (1968), «Μια γυναίκα στην αντίσταση» (1970).
Μετά το 1960, δημιούργησε δικούς της προσωπικούς θιάσους και συνεργάστηκε με έξοχους κωμικούς, όπως ο Λάμπρος Κωνσταντάρας, ο Ντίνος Ηλιόπουλος, ο Μίμης Φωτόπουλος και ο Διονύσης Παπαγιαννόπουλος. Από το 1968 μέχρι το θάνατό της έπαιξε μαζί με τον Κώστα Καζάκο, έργα των Καμπανέλλη, Άλμπι, Ίψεν, Τσέχοφ, Αναγνωστάκη, ενώ το 1985 ερμήνευσε για πρώτη φορά αρχαίο δράμα, με τη «Μήδεια», σε σκηνοθεσία Μίνωα Bολανάκη, μια παράσταση που γνώρισε μεγάλη επιτυχία στην Επίδαυρο και το Ηρώδειο. Δύο χρόνια αργότερα πρωταγωνίστησε στην «Ηλέκτρα» του Σοφοκλή σε σκηνοθεσία Ρόμπερτ Στούρουα, που ανέβηκε στην Επίδαυρο και τον Λυκαβηττό.
Η μεγάλη της θεατρική επιτυχία υπήρξε αναμφισβήτητα το σπονδυλωτό έργο του Ιάκωβου Καμπανέλλη «Το μεγάλο μας τσίρκο», που ανέβηκε το 1973, το οποίο και αποτέλεσε μία από τις εστίες πνευματικής αντίστασης κατά τη διάρκεια της δικτατορίας. Η ίδια, όσο και ο σύζυγός της Κώστας Καζάκος, συνελήφθησαν και ταλαιπωρήθηκαν από τις αρχές της χούντας. Το είδος αυτό είχε συνέχεια μετά τη μεταπολίτευση με τα έργα «Το κουκί και το ρεβύθι» (1974) και «Εχθρός Λαός» (1975). Τελευταία της θεατρική παράσταση ήταν τα «Διαμάντια και μπλουζ» της Λούλας Αναγνωστάκη (1990).
Στην προσωπική της ζωή έκανε δύο γάμους. Ο πρώτος με τον δημοσιογράφο Ζάχο Χατζηφωτίου το 1962 και ο δεύτερος με τον ηθοποιό Κώστα Καζάκο το 1968, με τον οποίο έμεινε παντρεμένη έως το τέλος της ζωής της. Το ζευγάρι απέκτησε ένα γιο, τον Κωνσταντίνο Καζάκο, που ακολούθησε τα βήματα των γονιών του, όντας και ο ίδιος ηθοποιός.
Η Τζένη Καρέζη πέθανε στις 27 Ιουλίου του 1992, νικημένη από την επάρατο νόσο. Στη μνήμη της ιδρύθηκε, την ίδια χρονιά, το ίδρυμα «Τζένη Καρέζη», με σκοπό την παρηγορητική αγωγή των ασθενών που πάσχουν από καρκίνο και χρόνιες καταληκτικές νόσους και τη με κάθε μέσο ανακούφισή τους από τον πόνο.
