Prin patul actriţei au trecut însă şi alţi bărbaţi celebri. Jane şi regizorul francez Roger Vadim, cu care actriţa s-a căsătorit în august 1965, au format unul dintre cele mai admirate cupluri ale timpului lor. La 6 ianuarie 1973, după opt ani împreună, povestea dintre Fonda şi Vadim s-a încheiat oficial.
În autobiografia sa din 2005, „Viaţa mea până acum”, actriţa în vârstă de 81 de ani a dezvăluit că regizorul era pasionat de băutură şi jocuri de noroc, şi asta era o problemă. Ba mai mult, nu i-a fost loial.
