Jake Paltrow wurde als Sohn des Regisseurs und Fernsehproduzenten Bruce Paltrow, der 2002 in Rom starb, und der Schauspielerin Blythe Danner in Los Angeles geboren. Er ist der jüngere Bruder von Gwyneth Paltrow. Paltrow lebt in einer Beziehung mit der Künstlerin Taryn Simon.

Paltrow trat in die Fußstapfen seines Vaters und wurde ebenfalls Fernsehproduzent, als der er vor allem durch die Regie einiger Episoden von NYPD Blue bekannt wurde. 2007 gab Paltrow sein Debüt als Regisseur im Film The Good Night, in dem seine Schwester eine Hauptrolle bekleidete.