Bjarne Henning-Jensen var søn af grosserer Henning-Jensen (død 1943) og hustru Ragnhild Selmer Hanssen (død 1924). Efter realeksamen i 1925 blev han elev hos Holger Gabrielsen, der anbefalede ham at blive forfatter. Han debuterede da også som forfatter i 1935 med skuespillet "De gode dage", der blev opført på Dagmarteatret. Forinden tog Bjarne Henning-Jensen i årene 1927-1930 en sprog- og forretningsuddannelse i udlandet. Han debuterede som skuespiller på Odense Teater den 5. september 1930 som Bertie Lennox i "Bedre folks børn" og blev derefter engageret til Aarhus Teater 1932-1934 og Riddersalen 1936-1938. Den 10. august 1938 blev han på Københavns Rådhus gift med filminstruktøren Astrid Henning-Jensen, født Schmahl. Efter at have optrådt som skuespiller blev han i 1940 instruktørassistent ved Nordisk Films Kompagni, hvor han var ansat som filminstruktør til 1950. Udover en række kortfilm, bl.a. den første "Cykledrengene i Tørvegraven", instruerede han alene eller sammen med sin hustru bl.a. spillefilmene "De pokkers unger", "Ditte Menneskebarn" med deres lille søn Lars og spillefilmen "Paw". I 1955 instruerede han grønlandsfilmen "Hvor bjergene sejler". Filmen modtog en Grand Prix Documentary i Venedig og blev nomineret til en Oscar i 1956. Bjarne Henning-Jensen filmatiserede desuden i 1962 Knut Hamsuns "Pan" under titlen "Kort er sommeren". Som spillefilmsinstruktør på egen hånd var Bjarne Henning-Jensen senest aktiv i 1974, da han efter mange års pause vendte tilbage med filmen "Skipper & Co.". Fra 1951 skrev han manuskripter til flere udenlandske filmselskaber og blev engageret til at iscenesætte for amerikanske producenter i 1958. I 1968 blev han ansat som supervisor ved filmskolen. Gennem årene instruerede han også adskillige teaterstykker, bl.a. "Kirsebærhaven" på Frederiksberg Teater, "Rytteren" på Det Ny Teater, "Lykkelige dage" på Folketeatret, "Tre må man være" på Nygade Teatret og i 1949 "Flyvende sommer" på Riddersalen. Bjarne Henning-Jensen nåede at modtage flere internationale film- og kritikerpriser og diplomer. Så sent som i 1990 modtog instruktørparret børnefilmsprisen Pråsen som en anerkendelse for deres indsats med film som "De pokkers unger", "Palle alene i verden" og "Paw". Bjarne Henning-Jensen var fætter til teaterdirektør Erik Henning-Jensen.