Jens Christian Grøndahl blev født i 1959 i Lyngby nord for København som søn af fotograf Marianne Grøndahl. Han fik sin studentereksamen fra Natalie Zahles Gymnasium og læste fra 1977-79 filosofi på Københavns Universitet. Han skiftede dog efter et par år spor og søgte ind på Statens Filmskole. Her blev han i 1983 færdig som filminstruktør, og hans uddannelse kom siden hen til at præge den stil, der blev kendetegnende for den tidlige del af forfatterskabet. Han debuterede som forfatter i 1985 med en eksperimenterende roman og var i de første år af sin forfatterkarriere en eksperimenterende prosaist.
Op gennem 1990’erne fik Grøndahl en større læserskare og modtog i 1998 De Gyldne Laurbær for romanen ”Lucca”. Han har siden skrevet en stribe samtidsromaner, der ofte har det romantiske kærlighedsmøde som et omdrejningspunkt, men som også omhandler emner som politisk idealisme, overgreb, fertilitetsbehandling, erindring og forældreskab. Han har ligeledes skrevet bøger inden for andre genrer som blandt andet en essaysamling om invasionen af Irak og en fortælling om bibelfiguren Josef.
Jens Christian Grøndahl blev i 1989 gift med Charlotte Louise Truelsen. De var gift i 10 år og fik to sønner sammen. Parret blev skilt i 1999, og Grøndahl blev siden gift med mag.art. Anne Vibeke Vad, med hvem han har to døtre.
Ved siden af sin forfatterkarriere har Grøndahl bl.a. været medredaktør på kulturtidsskriftet Fredag. Han har markeret sig som en stor forkæmper for ytringsfriheden – ikke mindst i perioden 1995-98, hvor han var vicepræsident for dansk PEN. Han meldte sig dog siden ud af organisationen i protest mod PENs politiske markeringer. Grøndahls interesse for politik og samfundsforhold har også udmøntet sig i en række artikler for den uafhængige netavis Altinget. I 2018 var han desuden en af de europæiske forfattere, som i et manifest advarede om risikoen for en eksplosion i fremmedhad og antisemitisme.
Jens Christian Grøndahl har været medlem af Kulturministeriets kanonudvalg for litteratur. Han er bosat i København og Skagen, men har også i flere perioder opholdt sig i Italien.