Ihr Vater Thomas Vreeland Jones war ein Hausmeister, der später Anwalt wurde; ihre Mutter Carolyn Jones war Kosmetikerin.
Jones Eltern ermutigten sie als Kind zum Zeichnen und Malen mit Wasserfarben. Während ihrer Kindheit nahm ihre Mutter sie und ihren Bruder mit nach Martha’s Vineyard, wo sie eine lebenslange Freundschaft mit der Schriftstellerin Dorothy West schloss. Sie besuchte die High School of Practical Arts in Boston. Währenddessen belegte sie Abendkurse am Boston Museum of Fine Arts und arbeitete als Lehrling im Bereich Kostümdesign. Ihre erste Einzelausstellung hatte sie im Alter von 17 Jahren. Von 1923 bis 1927 besuchte sie die School of the Museum of Fine Arts in Boston, wo sie Design studierte und Abendkurse an der Boston Normal Art School belegte. Außerdem absolvierte sie ein Studium an der Design Art School und der Harvard University. Auch nach ihrem Berufseinstieg setzte sie ihre Ausbildung fort, besuchte Kurse an der Columbia University und erhielt 1945 ihren Bachelor-Abschluss an der Howard University, den sie mit magna cum laude absolvierte.
Im Jahr 1934 lernte Jones Louis Vergniaud Pierre-Noel kennen, der ein prominenter haitianischer Künstler werden sollte, während beide an der Columbia University studierten. Sie korrespondierten fast zwanzig Jahre lang miteinander, bevor sie 1953 in Südfrankreich heirateten. Jones und ihr Mann lebten in Washington, D.C. und Haiti. Sie hatten keine Kinder. Er starb 1982.
In den frühen 1930er Jahren stellte Jones mit der William E. Harmon Foundation und anderen Institutionen aus, produzierte Theaterstücke und dramatische Präsentationen und begann mit dem Studium von Masken aus verschiedenen Kulturen. 1937 erhielt sie ein Stipendium für ein Studium in Paris an der Académie Julian. Während eines Jahres schuf sie über 30 Aquarelle. Sie kehrte an die Howard University zurück und begann, Aquarellmalerei zu unterrichten. Sie sagte über ihre Zeit in Paris:
Die Franzosen waren so inspirierend. Die Leute standen da, sahen mir zu und sagten: ‚Mademoiselle, Sie sind sehr talentiert. Sie sind so wunderbar.‘ Mit anderen Worten, die Farbe meiner Haut spielte in Paris keine Rolle, und das war einer der Hauptgründe, warum ich glaube, dass ich ermutigt wurde und anfing, mich wirklich für talentiert zu halten.
1938 schuf sie Les Fétiches (1938), ein atemberaubendes, afrikanisch inspiriertes Ölgemälde, das sich im Besitz des Smithsonian American Art Museum befindet. Jones‘ Les Fétiches trug maßgeblich dazu bei, die „Négritude“ – ein eindeutig frankophones künstlerisches Phänomen – aus dem vorwiegend literarischen Bereich in den visuellen Bereich zu übertragen. Jones‘ Werk stellte eine wichtige visuelle Verbindung zu Autoren der Négritude wie Aimé Césaire, Léon Damas und Léopold Sédar Senghor her. Es war eines ihrer bekanntesten Werke und ihre erste Arbeit, in der sie traditionelle afrikanische Formen mit westlichen Techniken und Materialien zu einem lebendigen und überzeugenden Werk verband. Sie vollendete auch das Werk Parisian Beggar Woman mit einem Text von Langston Huges.
Ihre Hauptinspirationsquelle war Céline Marie Tabary, ebenfalls Malerin, mit der sie viele Jahre lang zusammenarbeitete. Tabary schlug Jones‘ Gemälde für die Preise der Jury vor, da Werke afroamerikanischer Künstler nicht immer akzeptiert wurden. Jones unternahm mit Tabary zahlreiche Reisen, unter anderem nach Südfrankreich, und sie malten sich häufig gegenseitig. In den 1940er Jahren unterrichteten sie gemeinsam Kunst.
Lois Mailou Jones schrieb Tabary eine wichtige Rolle bei ihren Auszeichnungen zu, da Tabary ihre Bilder zu den Jurys brachte, wenn Jones aufgrund der Politik, die Afroamerikanern die Teilnahme verwehrte, nicht teilnehmen konnte. Diese Beiträge trugen wesentlich dazu bei, dass die Farbschranke in der Corcoran Gallery 1941 durchbrochen wurde.