Toornstra begon zijn profcarrière bij ADO Den Haag bij trainer Maurice Steijn en speelde daar 118 wedstrijden, maar brak echt door bij FC Utrecht. In zijn twee periodes in de Domstad (2009–2014 en 2022-2025) kwam hij tot 159 wedstrijden, waarin hij zich ontwikkelde tot een veelzijdige, scorende middenvelder. Zijn prestaties leverden hem in de zomer van 2014 een transfer op naar Feyenoord.

Na drie seizoenen bij FC Utrecht maakt Jens Toornstra opnieuw een overstap binnen de Eredivisie. De 36-jarige middenvelder sluit transfervrij aan bij Sparta Rotterdam, waar hij zijn imposante loopbaan een nieuw hoofdstuk geeft. Met deze stap keert Toornstra terug naar de Maasstad, waar hij tussen 2014 en 2022 grote indruk maakte in het shirt van Feyenoord.
In Rotterdam groeide Toornstra uit tot een steunpilaar. Acht seizoenen lang was hij een uiteindelijk steeds weer een vaste waarde, geliefd om zijn werklust, belangrijke doelpunten en tactisch inzicht. Hij speelde in totaal 313 wedstrijden voor de club en won onder meer de landstitel in 2017 en twee KNVB-bekers.
In 2022 koos Toornstra dus voor een terugkeer naar FC Utrecht, waar zijn aflopende contract deze zomer niet werd verlengd. Sparta was er als de kippen bij om toe te slaan. Onder oude bekende Steijn krijgt Toornstra nu de kans om zijn loopbaan op eredivisieniveau voort te zetten in een rol waarin ervaring en leiderschap centraal staan. Hij tekent een contract voor twee seizoenen op Het Kasteel, zo valt te lezen op de clubwebsite.