Увлекшись театром, бросил вуз и решил брать уроки театрального искусства у Шарля Дюллена и Тани Балашовой в Париже, и в 1951 году дебютировал в театре. После этого учился на режиссера в Институте кинематографии, хотя свой первый фильм снял только через двадцать лет.
В 1955-м состоялся кинодебют Трентиньяна — «Если бы парни всего мира...» режиссера Кристиана-Жака. Вскоре вместе с Брижит Бардо он становится знаменит благодаря культовому фильму Роже Вадима «И Бог создал женщину». В 1966 году Жан-Луи Трентиньян снялся в знаменитой картине Клода Лелуша «Мужчина и женщина», которая была удостоена высшей награды Каннского кинофестиваля, премий «Оскар» и «Золотой глобус». Артист также известен благодаря своим работам в лентах «Обгон», «Конформист», «Поезд», «Ночь у мод», «Бульвар убийц» и многим другим.
