Gena Rowlands karierę aktorską rozpoczęła w latach 50. występując na Broadwayu w sztuce „W środku nocy” u boku Edwarda G. Robinsona. W kinie zadebiutowała w roku 1958 w filmie „The High Cost of Loving”. Lata 50. to również okres, kiedy grała w licznych produkcjach telewizyjnych, m. in. w „Robert Montgomery Presents”, „Kraft Television Theatre” czy „Studio One”. W 1961 roku wystąpiła w dobrze przyjętej przez krytyków i widzów telewizyjnej serii „87th Precinct”, a w 1964 roku w soap-operze „Peyton Place”.

Jej kariera filmowa nabrała rozpędu i dynamizmu z chwilą, kiedy poznała aktora i początkującego reżysera, Johna Cassavetesa, z którym później związała swoje życie osobiste oraz zawodowe. I to właśnie w filmach męża stworzyła najlepsze i najbardziej zapadające w pamięć kreacje dramatyczne, począwszy od drugoplanowej roli w filmie „Dziecko czeka” (1963), w którym zagrała z Judy Garland, poprzez postać wrażliwej prostytutki Jeannie w „Twarzach” (1968), a skończywszy na głównych rolach w „Kobiecie pod presją” (1974), „Glorii” (1980), za które została nominowana do Oscara, „Minnie i Moskowitz” (1971), „Strumieniach miłości” (1984) oraz „Premierze” (1977), za którą dostała nagrodę na festiwalu w Berlinie.

Bohaterki grane przez Rowlands są bardzo emocjonalne i ekspresyjne, a pod maską zwyczajności często skrywają tajemnicę, zagadkę i złożoną osobowość. Bywają ekscentryczne i odważne. Zaskakujące i wzruszające. Swój kunszt aktorski w dużej mierze Rowlands zawdzięcza metodzie wypracowanej przez Cassavetesa, która opierała się głównie na improwizacji i dawała możliwość maksymalnego wejścia w sytuację psychologiczną postaci.

W latach 80. Rowlands zagrała w filmie Paula Mazurskiego „Tempest” (1982) u boku swojego męża, w filmie „Light of day” Paula Schradera (1987), gdzie wcieliła się w postać matki Michaela J. Foxa oraz w niezapomnianej „Innej kobiecie” w reżyserii Woody Allena.

Po śmierci męża w 1989 roku rozstała się z kinem na dwa lata, po czym powróciła w filmie „Once Around” Lasse Hallstroma (1991), w którym zagrała u boku Holly Hunter i Richarda Dreyfussa. W tym samym roku pojawiła się w filmie Jima Jarmuscha „Noc na ziemi” wcielając się w rolę agentki filmowej z Hollywood. W 1996 roku wystąpiła w reżyserskim, niskobudżetowym debiucie swojego syna, Nicka Cassavetesa, „Odmienić los”, który tematyką nawiązywał do twórczości ojca, a w roku następnym pojawiła się w romantycznej komedii „Jak jej nie kochać” także w reżyserii syna. Kolejne filmy z udziałem Rowlands potwierdziły klasę aktorki: w 1998 roku pojawiła się w filmie „Gra w serca” u boku Seana Connery`ego, w „Hope Floats” razem z Sandrą Bullock, a także w „Potężnym i szlachetnym”, w którym zagrała babcię niepełnosprawnego chłopca. W tym samym roku wystąpiła razem z Diane Lane w telewizyjnej wersji sztuki teatralnej „Grace & Glorie”. Jej ostatnie filmy to „Klucz do koszmaru” (2005), „Pamiętnik” (2004) i „Złodziej życia” (2004).

Aktorka jest laureatką nagród Emmy - telewizyjnego odpowiednika Oskara. W 1985 roku otrzymała nominację za rolę w filmie poruszającym temat AIDS „An Early frost”, a statuetkę dostała za tytułową kreację w „The Betty Ford Story” (1987), w „Face of stranger” (1991) oraz w „Histerycznej ślepocie” wyreżyserowanej przez hinduską reżyserkę Mirę Nair.

Gena Rowlands mieszka w Los Angeles. Ma czwórkę dzieci.