Supuesta hija de Madeleine de la Motte y su marido François Poisson, huido de la justicia por fraude a la Hacienda Pública. La hermosa dama buscó la protección de su amante, y verdadero padre de la niña, el alto funcionario y recaudador de impuestos Carlos Francisco Paul Le Normant de Tournehem que se encargó de la educación de la pequeña, tan bonita y agradable como su madre. Adoptada implícitamente, pero no de modo oficial por lo que ella constó siempre como hija de Poisson y con su apellido (que significa "pescado" en francés) se fabricarían después centenares de chistes, coplas satíricas, octavillas denigrantes y gracietas en su contra.1

La niña recibió la mejor educación, abarcando desde la equitación a la música, pasando por el canto, la danza, los textos clásicos y la declamación. Desde los quince años entró en sociedad acompañando a su madre en los salones más destacados de París y tuvo numerosos pretendientes. La madre y su tutor Tournehem eligieron al sobrino del propio Le Normant, Carlos Guillermo Le Normant d'Étiolles. Jeanne-Antoinette Poisson se casó con él el 9 de marzo de 1741. Sus coetáneos la consideraron muy hermosa, con una pequeña boca y un rostro ovalado animado por su vivacidad. Su joven esposo se enamoró perdidamente de ella. La pareja se instaló en un castillo que puso a su disposición el rico Tournehem, en Étiolles y ella abrió sus salones a sus amigos influyentes, ya que procuraba estar informada de las vicisitudes de la Corte. A finales de 1741 nació su hijo Guillermo Carlos, que murió prematuramente, y en 1744 nació su hija, llamada Alejandrina (Alexandrine).2

El cardenal de Fleury, que gozaba de toda la confianza del rey y que dirigía personalmente todos los asuntos reales, murió en 1743. El círculo de influencia que comprendía a los banqueros Hermanos Pâris y al Cardenal de Tencin, su hermana la marquesa de Tencin y el mariscal Richelieu, encontró entonces del momento oportuno para situarse cerca de Luis XV. La Duquesa de Châteroux, favorita actual, murió repentinamente con tan solo veintiséis años, corriendo rumores de envenenamiento. La joven Jeanne-Antoinette, que estaba próxima a los Pâris, se brindó para seducir al rey y favorecer ese acercamiento. La estrategia planificada funcionó perfectamente y sus resultados se confirmaron en 1745.
Este año, Jeanne-Antoinette fue invitada en febrero a un baile real de máscaras que se celebró con ocasión de la boda del hijo del rey. Presentada al rey Luis XV, que cae rápidamente enamorado de ella, es presentada oficialmente en la Corte de Versalles en septiembre de 1745, convirtiéndose en su "favorita oficial". Luis XV le otorga, poco después, los marquesados de Pompadour y de Ménars, con paridad francesa. Agasajada por el rey, sus visitas a palacio menudearon hasta que Luis XV la instaló en el Palacio de Versalles. En julio, el rey le concedió el dominio de Pompadour, acompañado del título de marquesa, y la separó legalmente de su marido. El 14 de septiembre fue presentada oficialmente en la corte. Tenía 23 años. Recibió posteriormente el título de duquesa, con derecho al escabel (sentarse frente a la reina) pero nunca hizo uso de él y continuó utilizando el rango de marquesa.

Pese a que compartió la cama del rey sólo durante algunos años (sus encuentros íntimos cesaron en el invierno de 1751), nunca perdió su condición de favorita, de «amiga necesaria», de confidente hasta el final de su vida.

Para conservar su posición de favorita oficial alentó la inclinación del rey por las damitas ligeras, muy jóvenes y hermosas. Durante su «reinado» de veinte años, mantuvo unas relaciones muy cordiales con la reina. Madame de Pompadour preparaba, asimismo, todos los informes entre el rey y sus ministros, haciéndoles ir a sus apartamentos.

Apoyó la carrera del cardenal de Bernis y del duque de Choiseul, aconsejó al rey en las alianzas entre Prusia y Austria que conllevaron la Guerra de los Siete Años, la batalla de Rossbach y la pérdida de Canadá.

Con su marido, Carlos Guillermo Le Normant d'Étiolles, tuvo una hija educada a semejanza de las princesas reales, llamada Alexandrine, que deseaba casar con uno de los numerosos bastardos de Luis XV, Carlos Emanuel de Vintimille. Pero ante su reticencia se resignó a prometerla al duque de Picquigny, hijo del duque de Chaulnes, Par de Francia y descendiente de una familia de la ilustre casa de Luynes. Alumna desde los seis años del convento de la Asunción, donde las hijas de la alta nobleza eran educadas, la niña murió a los nueve años de una peritonitis aguda producida por una apendicitis. La marquesa, muy afectada, nunca se repuso de la pérdida de su única hija.

En efecto no tuvo más hijos. De su relación con el rey, Madame de Pompadour sufrió dos abortos en 1746 y 1749. Su ex marido Le Normant, en desquite, vivió públicamente con su amante, una bailarina, con la que se casó cuando la marquesa murió. Toda la familia sería encarcelada durante el Terror. Carlos Guillermo tenía entonces 74 años.

Madame de Pompadour llevó una vida muy ajetreada organizando múltiples eventos para el rey, y murió joven de una neumonía.