Sap werd in 1963 geboren in Venlo. In 1981 haalde zij haar Gymnasium B diploma aan het Collegium Marianum in Venlo. Van 1981 tot 1989 studeerde zij economie aan de Katholieke Hogeschool Tilburg en specialiseerde zich in politieke economie en filosofie. Tussen 1985 en 1988 was zij studentassistent en coördinator bij de leergang Ontwikkelingsproblematiek.
Vervolgens was zij aan de Universiteit van Amsterdam drie jaar onderzoeker. Zij deed onderzoek naar het verschil in loon tussen mannen en vrouwen. In 1992 werd zij wetenschappelijk medewerker van de Emancipatieraad. Sap was initiatiefneemster van Out of the Margin, twee internationale conferenties over feministische economie in 1992 en 1998. Dit leidde tot de publicatie van het boek Out of the Margin. Feminist Perspectives on Economics, waarvan zij samen met Susan Feiner redacteur was. Sinds 1993 is zij actief binnen GroenLinks, als lid van de economische commissie.
In 1996 ging zij werken op het ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegenheid, waar zij onder andere de ambtelijke top adviseerde en zich bezighield met emancipatie- en levensloopbeleid maar ook met loon- en inkomensvraagstukken en pensioenen.
In 2003 verliet zij het ministerie en werd zij directeur van LEEFtijd (destijds nog LBL expertise centrum leeftijd en maatschappij). Onder haar leiding ging LEEFtijd zich bezighouden met meer thema’s, met name met vergrijzing en levensloopbeleid. In 2006 schreef Sap mee aan het verkiezingsprogramma van GroenLinks. Zij stond op plaats acht op de verkiezingslijst voor de Tweede Kamer. GroenLinks haalde zeven zetels. In 2007 werd zij lid van het begeleidingspanel beginselen van de commissie-Van Ojik, die in juni 2008 een nieuw beginselprogramma voor GroenLinks presenteerde. In 2008 verliet zij LEEFtijd en ging zij met sabbatical.
Op 17 december 2010 nam Femke Halsema afscheid als fractievoorzitter en politiek leider van GroenLinks. Dezelfde dag werd zij opgevolgd door Jolande Sap die door de fractie unaniem verkozen werd. Meteen na haar aanstelling maakte Sap wereldkundig dat zij voorstander was van een fusie van GroenLinks met D66 en de PvdA. Ook zei Sap mogelijkheden te zien het zetelaantal van haar partij in de Tweede Kamer te verdubbelen tot twintig.
In haar eerste weken als fractievoorzitter werd zij flink op de proef gesteld door al of niet akkoord te gaan met de Nederlandse politietrainingsmissie in Kunduz. Een voorstel daarvoor was ingediend door haar partij in samenwerking met D66, maar het minderheidskabinet Rutte I wilde er naar de smaak van GroenLinks te veel een militaire missie van maken. Sap stemde op 28 januari 2011 in met de uitzending, na eerst onder meer bewerkstelligd te hebben dat het om een civiele missie zou gaan. Haar fractie was verdeeld. Door te dreigen met aftreden, kreeg zij alsnog de meerderheid mee. Binnen haar fractie stemde desondanks Ineke van Gent tegen, als enige. De kosten voor de politietrainingsmissie kwamen uit op 500.000 euro per cursist voor een opleiding van zes weken. Op het partijcongres van 5 februari 2011 werd er vanwege de instemming met de Kunduzmissie een motie van afkeuring tegen Sap ingediend, die afgewezen werd. Een ‘motie van treurnis’ werd daarentegen aangenomen.
Op 6 juni 2012 werd Sap bij een intern ledenreferendum gekozen tot lijsttrekker voor de Tweede Kamerverkiezingen 2012. Zij nam het op tegen fractiegenoot Tofik Dibi. Sap kreeg 84% van de stemmen. Vergeefs had zij geprobeerd Dibi te bewegen zich niet verkiesbaar te stellen. Zij vond dat GroenLinks zich geen conflict om het lijsttrekkerschap kon veroorloven.
GroenLinks behaalde bij de parlementsverkiezingen in september 2012 vier zetels. Daarvoor had de partij er tien. Op de verkiezingsavond gaf Sap aan per se door te willen gaan als politiek leider en fractievoorzitster in de Tweede Kamer. In eerste instantie bleef de partijtop achter haar staan, maar op 5 oktober 2012 werd het vertrouwen in haar opgezegd. Volgens partijvoorzitter Heleen Weening had ook de Tweede Kamerfractie geen vertrouwen meer in haar. Sap legde vervolgens – zeer tegen haar zin – haar functies als partij- en fractieleider neer. Drie dagen later werd Bram van Ojik gekozen als haar opvolger. Sap vertrok ook als parlementslid, waar zij na de verkiezingen voor haar partij woordvoerder was voor de portefeuilles algemene zaken, koninkrijksrelaties, sociale zaken, volksgezondheid, welzijn en sport. Sap liet op de dag van haar vertrek weten dat zij haar overhaaste aftreden niet als de oplossing zag voor de problemen waarmee GroenLinks te kampen had, en verklaarde dat zij liever had gewacht op de uitkomst van een onderzoek door haar eigen partij naar het verlies van zes parlementszetels en de beslissing over wel of niet aftreden overgelaten aan het partijcongres. Op 23 oktober 2012 vertrok Sap officieel uit de Tweede Kamer.
Op 8 oktober 2013 volgde Jolande Sap Willem Vermeend op als voorzitter van NPHF Federatie voor gezondheid. In diezelfde maand nam zij zitting in het bestuur van Fairfood International. Sinds 1 januari 2014 is zij voorzitter van dat bestuur.
In augustus 2015 is ze commissaris bij zowel KPN als KPMG.
