Giocatrice sia in singolare sia in doppio, nel corso della sua carriera ha vinto complessivamente ventidue titoli WTA fra entrambe le specialità (nove in singolare, dodici in doppio e uno in doppio misto), tra cui tre prove del Grande Slam: l'Open di Francia 2017 in singolare, lo US Open 2024 in doppio femminile e Wimbledon 2026 in doppio misto. Complessivamente, si è spinta almeno fino ai quarti di finale in tutte e quattro le prove dello Slam in singolare e fino alle semifinali nel doppio femminile.
Ha raggiunto la 5ª posizione del ranking mondiale in singolare nel marzo 2018 e la 3ª posizione in doppio nel luglio del 2025. In Fed Cup ha giocato ventisette match di singolare con la squadra lettone con un bilancio di ventidue vittorie e sedici sconfitte; in doppio invece ha vinto quindici delle ventitre partite disputate.
Biografia Jeļena Ostapenko è nata a Riga da Jevgēnijs Ostapenko e Jeļena Jakovļeva. Prima di assumere un coach professionista la tennista lettone è stata allenata dalla madre. Il padre è stato un calciatore per la squadra ucraina Futbol'nyj Klub Metalurh Zaporižžja ed è venuto a mancare nel gennaio 2020.
Carriera 2011-2014: Junior Vince nel 2011 i campionati mondiali juniores, il Les Petits As a Tarbes. Partecipa poco dopo alla 47ª edizione del Torneo Avvenire, vincendo in finale contro Ivana Jorović.
A livello giovanile raggiunge i quarti di finale agli Australian Open 2014 e vince il Torneo di Wimbledon nello stesso anno, ad agosto ottiene la quinta posizione mondiale.
Nel circuito ITF vince sei titoli in singolare e sette nel doppio.
2015: prima finale WTA
Jelena Ostapenko alla fine di febbraio trionfa all'ITF di San Pietroburgo partendo dalle qualificazioni. A Quanzhou arriva in finale ma perde contro Elizaveta Kuličkova. Partecipa alle qualificazioni del torneo WTA di Praga, ma viene sconfitta all'ultimo turno da Vol'ha Havarcova. Non va meglio alle qualificazioni dell'Open di Francia, sconfitta da Vera Duševina. A 's-Hertogenbosch partecipa alle qualificazioni ma si deve arrendere a Jessica Pegula. Dopo avere disputato l'ITF di Ilkley le viene offerta la possibilità, attraverso una wild-card, di partecipare al tabellone principale del torneo di Wimbledon. Qui si trova di fronte la numero 9 del mondo Carla Suárez Navarro e, dopo una prestazione incredibile, la lettone si impone in due set netti, per 6–2, 6–0, (nel turno successivo viene fermata da Kiki Mladenovic). Si qualifica per il main-draw del torneo di Istanbul, ma al primo turno è costretta però ad arrendersi a Kirsten Flipkens. Supera le qualificazioni dello US Open sconfiggendo fra le altre la promessa locale CiCi Bellis. Al primo turno del tabellone principale estromette Annika Beck in tre set, ma al secondo si arrende a Sara Errani. La settimana successiva gioca il torneo di Quebec City. Dopo due primi turni complicatissimi ai quarti lascia solo un game a Paula Kania. In semifinale elimina la lucky loser Naomi Broady, raggiungendo la prima finale WTA della carriera, dove trova Annika Beck, che la batte con un netto 6–2, 6–2. Chiude l'anno alla posizione numero 79 del ranking.
2016: prima finale in un Premier 5 e prima semifinale Slam in doppio misto
Ostapenko comincia il suo anno a Auckland con un secondo turno contro Naomi Broady. Partecipa per la prima volta in carriera agli Australian Open, dove viene subito sconfitta da Hsieh Su-wei. Stesso risultato anche nel torneo di San Pietroburgo, mentre a Dubai non passa le qualificazioni. Esplode nel torneo del Qatar raggiungendo la prima finale stagionale e la prima in un Premier 5. Nel corso del torneo supera fra le altre Svetlana Kuznecova, dodicesima testa di serie, e Petra Kvitová, quinta testa di serie. In finale viene sconfitta in rimonta da Carla Suárez Navarro, ottava testa di serie, per 6–1, 4–6, 4–6. Prende parte al torneo minore WTA 125k di San Antonio, venendo eliminata al primo turno da Ana Konjuh. Nel torneo di Miami non supera le qualificazioni. Si spinge fino alla semifinale nel torneo di Katowice imponendosi fra le altre su Daniela Hantuchová prima di essere sconfitta da Camila Giorgi. A Praga e a Madrid non va oltre il primo turno. Negli Internazionali d'Italia si sbarazza di Kristina Mladenovic e Mónica Puig prima di venire battuta dalla n° 3 del mondo, Garbiñe Muguruza, per 1–6, 4–6. Nel Roland Garros non va oltre il primo turno venendo estromessa in due set da Naomi Ōsaka. Fa meglio nel torneo di 's-Hertogenbosch, ottenendo un secondo turno contro Kateryna Kozlova, mentre a Birmingham si spinge fino ai quarti di finale contro Madison Keys, testa di serie numero sette. Nei successivi tornei di Eastbourne, Wimbledon, Stanford e Montreal tuttavia non va oltre il primo turno. In preparazione alle Olimpiadi prende parte al torneo brasiliano di Florianópolis, dove raggiunge i quarti di finale, eliminata da Tímea Babos. Rappresenta la Lettonia alle Olimpiadi di Rio, ma viene superata in rimonta dall'australiana Samantha Stosur (6–1, 3–6, 2–6). Nel torneo di Cincinnati perde al secondo turno contro Karolína Plíšková in due set. Stesso risultato In Connecticut contro la prima testa di serie, Agnieszka Radwańska. Termina la stagione in diminuendo con l'uscita ai primi turni degli US Open e dei tornei successivi concludendo alla 44ª posizione della classifica mondiale.
2017: Top 5: 2 titoli tra cui il primo Grande Slam, il Roland Garros
Inizia l'anno prendendo parte al torneo di Auckland dove si spinge fino alla semifinale contro Lauren Davis dove si ritira in svantaggio per di 6–4 ,4–6 ,1–4 in favore all'americana. Agli Australian Open viene sconfitta al terzo turno dalla numero cinque del mondo, Karolína Plíšková. A San Pietroburgo viene sorpresa da Donna Vekić (che si impone per 6–0, 6–4) nel singolare, mentre in coppia con Alicja Rosolska si aggiudica il torneo in coppia. Nel torneo di Dubai non riesce a difendere i punti acquisiti nella finale dell'anno precedente, in quanto viene eliminata nel primo turno da Wang Qiang. Raggiunge i quarti di finale ad Acapulco sconfitta da Lesja Curenko. Agli Indian Wells esce al secondo turno contro Dominika Cibulková; mentre a Miami al primo. Raggiunge la sua terza finale in carriera a Charleston, che cede a Dar'ja Kasatkina per 3–6, 1–6 dopo aver superato nel corso del torneo Maria Sakkarī e Caroline Wozniacki, numero cinque del mondo. Nel torneo di Stoccarda supera le qualificazioni, ma viene subito estromessa con un doppio tie-break da Coco Vandeweghe. Si riscatta in doppio in coppia con Raquel Kops-Jones aggiudicandosi il titolo. Nel torneo di Praga raggiunge la semifinale eliminando tra le altre Wozniacki, numero due del seeding. Qui viene sorpresa da Kristýna Plíšková per 4–6, 2–6. Agli Internazionali d'Italia da qualificata si impone su Shelby Rogers prima di venire sconfitta dalla numero tre del mondo, Garbiñe Muguruza.
Nello slam parigino supera Chirico, Mónica Puig per 6–3, 6–2 Curenko, Samantha Stosur, ventitreesima testa di serie, Caroline Wozniacki, undicesima testa di serie, e Timea Bacsinszky. Il 10 giugno 2017, a venti anni e due giorni, batte in finale al Roland Garros la tennista rumena Simona Halep in tre set per 4–6, 6–4, 6–3, conquistando il suo primo titolo Slam nonché primo titolo assoluto in carriera. È la prima tennista a vincere il Roland Garros senza essere testa di serie ed è la prima lettone a riuscire in tale impresa.
Nel torneo di Eastbourne supera al primo turno Carla Suárez Navarro, per poi venire eliminata da Johanna Konta. A Wimbledon raggiunge i quarti di finale sconfiggendo Camila Giorgi nei sedicesimi ed Elina Svitolina, numero quattro del mondo, negli ottavi. Successivamente viene eliminata dalla futura finalista, Venus Williams. Non brilla a Montreal e Cincinnati dove viene eliminata al primo turno. Agli US Open elimina Lara Arruabarrena Vecino e Sorana Cîrstea, prima di venire sconfitta da Dar'ja Kasatkina. Il 24 settembre vince il suo secondo titolo in carriera, all'Hansol Korea Open, sconfigge in finale Beatriz Haddad Maia. Nel torneo di Wuhan elimina Barbora Strýcová, Mónica Puig, e Garbiñe Muguruza, numero uno del mondo, per 1–6, 6–3, 6–2. In seguito viene sconfitta nettamente in semifinale da Ashleigh Barty, che le lascia solamente tre game. Anche a Pechino raggiunge la semifinale, ma stavolta viene sconfitta dalla n° 2 del mondo, Simona Halep per 2–6, 4–6. Grazie all'ottima stagiona disputata si qualifica per le WTA Finals. Inserita nel gruppo con Garbiñe Muguruza, Venus Williams e Karolína Plíšková, riesce a collezionare solamente una sola vittoria contro Plíšková (6–3 ,6–1). Di conseguenza non si qualifica per la semifinale. A fine anno cambia coach passando a David Taylor, per indisponibilità dell'allenatrice con cui ha vinto lo Slam, Anabel Medina Garrigues, e chiude l'anno alla 7ª posizione in classifica.
2018: semifinale a Wimbledon e uscita dalla Top 20
Inizia la stagione a Shenzhen dove esce al primo turno. Non fa meglio nemmeno a Sydney. Agli Australian Open supera Francesca Schiavone, e Duan Yingying, per poi venire eliminata da Anett Kontaveit in tre set. A San Pietroburgo viene surclassata da Petra Kvitová, la quale le lascia solo due game. Nel torneo in Qatar viene eliminata all'esordio da Mihaela Buzărnescu, mentre, in coppia con Gabriela Dabrowski, si aggiudica il terzo titolo in carriera in doppio. Nel torneo di Dubai viene eliminata da Elena Vesnina in due set. A Indian Wells riesce ad andare oltre il primo turno eliminando Belinda Bencic, per poi venire sconfitta con un doppio 3–6 da Petra Martić. A Miami invece raggiunge la finale senza perdere un set. Nel corso del torneo imponendosi fra le altre su Beatriz Haddad Maia, Petra Kvitová, testa di serie numero nove, Elina Svitolina, testa di serie numero quattro, e Danielle Collins. In finale è opposta a Sloane Stephens, testa di serie numero tredici, contro la quale perde con il punteggio di 6(5)–7, 1–6.
Nel torneo di Stoccarda si impone facilmente su Zarina Dijas prima di venire sconfitta in un match complicato da Karolína Plíšková, testa di serie numero cinque. Nel Master di Madrid esce al primo turno. Raggiunge i quarti di finale aRoma dove viene eliminata in rimonta da Marija Šarapova per 7–6(6), 4–6, 5–7, mentre in coppia con Sorana Cîrstea si ferma in semifinale. Si presenta a Parigi come detentrice del titolo Slam e come numero cinque del mondo, ma viene sconfitta a sorpresa da Kateryna Kozlova in due set. Subito dopo si allontana dal nuovo coach, David Taylor, dopo nemmeno sei mesi di collaborazione.
Si spinge fino ai quarti di finale a Eastbourne e viene estromessa da Agnieszka Radwańska.Imponendosi ai quarti di finale su Dominika Cibulková raggiunge la semifinale senza concedere un set a Wimbledon, prima di venire sconfitta (3–6, 3–6) dalla futura campionessa, Angelique Kerber.
A Montreal e Cincinnati viene eliminata in rimonta all'esordio da Johanna Konta e da Alizé Cornet. Agli US Open si spinge fino al terzo turno dove perde contro Marija Šarapova. Si presenta in Corea per difendere i punti conquistati l'anno precedente in seguito alla vittoria del titolo, ma viene eliminata nel terzo turno da Ekaterina Aleksandrova. Perde anche i punti delle due semifinali raggiunte a Wuhan e Pechino, dove viene rispettivamente sconfitta nel primo e nel secondo turno da Dar'ja Gavrilova e da Wang Qiang per 6-0, 6-0 (questa rappresenta la sconfitta peggiore della lettone nel circuito maggiore). Esce all'esordio anche nel torneo di Hong Kong. In seguito annuncia il ritiro dal torneo secondario alle WTA Finals, il WTA Elite Trophy. Termina la stagione alla posizione numero ventuno.
2019: terzo titolo in singolare; finale a Wimbledon in doppio misto