Toornstra begint met voetballen bij respectievelijk TAVV in Ter Aar en Alphense Boys in Alphen aan den Rijn, waarna hij in de zomer van 2009 wordt opgepikt door ADO Den Haag. Tijdens de wintertransferperiode van het seizoen 2012/2013 neemt FC Utrecht de aanvallende middenvelder over van de Haagse club. In ruim anderhalf jaar tijd speelt de spelverdeler 48 Eredivisiewedstrijden voor de Domstedelingen, waarin hij 18 keer trefzeker is.
Daarnaast komt Toornsta vier keer in actie namens FC Utrecht in de TOTO KNVB Beker, waarin hij drie keer het net weet te vinden. Vier duels in de play-offs voor Europees voetbal (twee doelpunten) en twee Europese potten in de voorrondes van de Europa League completeren het Utrechtse palmares van de middenvelder tot dusver.
Medio 2014 wordt Toornstra verkocht aan Feyenoord, waar hij in totaal 65 keer weet te scoren in 313 officiële wedstrijden. In het seizoen 2016/2017 wordt Toornstra met de Rotterdammers landskampioen, in 2018 en 2019 verovert hij met Feyenoord de Johan Cruijff Schaal en zowel in de seizoenen 2015/2016 en 2017/2018 wint de middenvelder in Rotterdam de TOTO KNVB Beker. Op 25 mei van dit jaar speelt Toornstra de finale van de Conference League tegen AS Roma, die uiteindelijk met 0-1 wordt verloren. Daarnaast speelt Jens Toornstra 4 interlands voor het Nederlands Elftal.
“We zijn heel blij dat Jens heeft gekozen om terug te keren, daar waar hij eerder sportief mooie stappen heeft kunnen zetten”, aldus Technisch Directeur Jordy Zuidam. “Jens is een directe kwaliteitsimpuls voor onze selectie. Hij heeft de afgelopen seizoenen, maar ook het huidige seizoen, laten zien topfit te zijn. Sinds zijn vertrek bij FC Utrecht acht jaar geleden heeft Jens een enorme bagage aan ervaring opgebouwd, die hij over kan brengen op de rest van de selectie. Naast die ervaring is het natuurlijk een speler met enorm veel voetballend vermogen. Het feit dat Jens de club kent en weet wat er van een speler gevraagd wordt bij FC Utrecht is natuurlijk een extra voordeel. Wij kijken uit naar wederom een goede samenwerking met Jens.”