Elle a été mariée à l'acteur écossaisDavid McCallum de 1957 à 1967, avec qui elle a eu trois fils, y compris leur fils adopté, Jason McCallum, qui est mort d'une surdose de drogue en 1989.
Elle a plus tard épousé Charles Bronson, qui était apparu avec David McCallum dans La Grande Évasion, et a eu une fille avec lui. Ils se sont mariés le et sont restés ensemble jusqu'à la mort de Jill.
Un cancer du sein diagnostiqué en 1984 lui sera fatal. Après une bataille de six ans avec la maladie, elle a succombé en 1990, mourant à l'âge de 54 ans dans sa maison à Malibu.
