Il brano suscita scandalo per i gemiti della Birkin e per il testo esplicito che alterna parole d'amore e descrizione di un rapporto sessuale. In Italia il 15 agosto 1969 la canzone venne esclusa dal programma radiofonico Hit Parade perché ritenuta oscena. L’Osservatore Romano ne pubblicò il testo tradotto in italiano per giustificare tale censura.
In seguito, su ordine della Procura della Repubblica di Milano, il disco fu sequestrato su tutto il territorio nazionale. Nonostante le polemiche e i divieti, il brano diventò un successo in molti paesi, vendendo più di cinque milioni di copie e regalando notorietà alla coppia, Birkin Gainsbourg. I due andarono a vivere a Parigi insieme alla figlia di Jane, nell'appartamento al 5 bis di rue de Verneuil, nel 7º arrondissement, che divenne un punto d'incontro di artisti, intellettuali e bohémien dell'epoca. Nel 1971 nacque la loro figlia, l'attrice Charlotte Gainsbourg.
Memorabili le sue interpretazioni cinematografiche in film «Non tutti ce l’hanno» (1965) di Richard Lester, capolavoro indiscusso del Free Cinema, di «Blow-up» (1966) di Michelangelo Antonioni e de «La piscina» di Jacques Deray (1969).
Dopo la loro separazione nel 1980, pur continuando la collaborazione con Gainsbourg in ambito musicale, Birkin si legò al regista francese Jacques Doillon, con cui iniziò una nuova fase della sua carriera, abbandonando l'immagine sexy e trasgressiva che l'aveva caratterizzata negli anni precedenti per far emergere una personalità più matura, versatile e complessa. Dalla loro relazione nacque nel 1982 la figlia, Lou Doillon, diventata poi una modella, cantante e attrice. Dopo la separazione da Doillon, Birkin iniziò a diradare l'attività cinematografica, privilegiando quella musicale e teatrale.
Continuò la sua carriera di attrice diretta da registi importanti in film come Daddy Nostalgie (1990) di Bertrand Tavernier, accanto a Dirk Bogarde, La bella scontrosa di Jacques Rivette (1991), che le valse una candidatura come miglior attrice non protagonista ai premi Cèsar del 1992, Cento e una notte di Agnès Varda (1995), Parole, parole, parole... (1997) di Alain Resnais, La figlia di un soldato non piange mai (1998) di James Ivory.
Dagli anni duemila in poi fu attiva anche in ambito sociale e umanitario, in particolare per chiedere la liberazione della leader birmana Aung San Suu Kyi nel 2008; inoltre, come ambasciatrice di Amnesty International, si recò in Bosnia e in Cecenia, cantò in Cisgiordania e a Ramallah, e si impegnò a favore delle vittime del conflitto in Ruanda.
Nel 2013 sua figlia Kate Barry si uccise a Parigi in seguito a un periodo di depressione, lasciando l'attrice devastata, al punto da interrompere la sua carriera per un lungo periodo.
Nel 2021 fu colpita da un leggero ictus, che superò rapidamente; nello stesso anno la figlia Charlotte le ha dedicato il semi-documentario Jane by Charlotte.
Jane Birkin è stata trovata morta nella sua casa di Parigi, il 16 luglio 2023, all’età di 76 anni.
Sembra che il suo patrimonio si aggiri sui 20 milioni di dollari, inclusivi dei proventi della sua attività nel campo della moda: famosa borsa disegnata per lei ( la Birkin Bag, ) da Jean-Louis Dumas che era il direttore generale di Hermès .
