Con una sólida educación, tras viajar y estudiar por Europa, regresa a Estados Unidos decidida a ser actriz. En 1939 comienza a trabajar en Broadway. El magnate Howard Hughes trata de seducirla sin conseguirlo.

Tras varios éxitos en obras teatrales, es contratada por la Twentieth Century Fox. Desde su primera película tiene roles de protagonista. Debuta con La venganza de Frank James, de Fritz Lang, donde comparte cartel con Henry Fonda. Al año siguiente comparte cartel con Paul Muni, en El Renegado, de Irving Pichel. Desde ese momento va a intervenir en películas importantes como La ruta del tabaco, de John Ford o El embrujo de Shangai, de Josef von Sternberg.

Destacan sus interpretaciones junto a las grandes estrellas masculinas de la Fox de aquella época. Con Tyrone Power trabajaría en El hijo de la furia, de John Cromwell, El filo de la navaja, de Edmund Goulding, así como Ese impulso maravilloso, de Robert B. Sinclair. Con Dana Andrews, intervendría en Laura, de Otto Preminger, la película que más fama le otorgó, y por la que se la recuerda; ambos compartirían protagonismo en Al borde del peligro, de nuevo en un film de Otto Preminger, y en el Telón de acero, de William A. Wellman.

 

Los años cuarenta fueron muy fructíferos para ella, pues trabajó en clásicos como la comedia El Diablo dijo no de Ernst Lubitsch, en esta ocasión donde compartía cartel con Don Ameche, el melodrama Que el cielo la juzgue, de John M. Stahl donde componía uno de sus pocos papeles de malvada, en este caso atormentando a su marido, interpretado por Cornell Wilde; Tierney era a su vez atormentada por su malvado marido, interpretado por Vincent Price, en El Castillo de Dragonwyck, de Joseph Leo Mankiewicz. Repetiría con este director en el El fantasma y la señora Muir, donde el fantasma era genialmente interpretado por Rex Harrison.

Cerraría esta gloriosa década para ella con Vorágine, de nuevo con el director de origen austríaco, Otto Preminger.

Los cincuenta comenzarían con otro clásico, Noche en la ciudad, de Jules Dassin, con Richard Widmarck, si bien la importancia de sus títulos en los años cincuenta es bastante menor a la de los años cuarenta. Trabaja con el cómico Danny Kaye en En la Costa Azul, conRay Milland en el drama Cerca de mi corazón, de William Keighley, y la exótica Martín el Gaucho, de Jacques Tourneur. En esos momentos comienza a trabajar para la Metro Goldwyn Mayer y con dos de sus principales estrellas: con Spencer Tracy, en La aventura del Plymouth, de Clarence Brown, y con Clark Gable, en No me abandones, de Delmer Davis.

Por esta época comienzan sus problemas de salud, así como su tormentosa relación con Ali Khan, con lo que sus trabajos se van a ir espaciando. Tiene un papel destacado en la superproducción Sinuhé el egipcio, de Michael Curtiz, y La mano izquierda de Dios, deEdward Dmytryk, con Humphrey Bogart de protagonista.

Ingresada en un sanatorio para recuperarse de la depresión sufrida por su ruptura definitiva con Ali Khan, se recupera y vuelve al cine a principio de los sesenta para trabajar de nuevo con Otto Preminger en la película Tempestad sobre Washington. Dos películas más realizaría antes de retirarse del cine: Juegos en el Ático, de George Roy Hill y En busca del amor, de Jean Negulesco.

En 1961 se casó con el magnate tejano. W.Howard Lee, ex-marido de Hedy Lamarr y vivieron en Houston, Texas hasta la muerte de este en 1981, los siguientes 10 años, Tierney dedicó sus esfuerzos a instituciones de beneficencia, en especial a aquellas que trataban el retraso mental infantil.1 Realizó apenas un par de apariciones en alguna serie de televisión, hasta su muerte, por un enfisema pulmonar, acontecida en 1991, cuando contaba setenta años de edad.