Su padre fue uno de los principales agentes de la agencia de talentos William Morris Agency.

Durante años Tyrrell participó como actriz en producciones de verano y locales, interpretando, generalmente, roles estandarizados de ingenuidad. Después de trasladarse a la ciudad de Nueva York sus papeles crecieron sustancialmente, participando en varios shows de televisión de éxito como The Patty Duke Show o Bonanza.

En 1971 debutó en el cine con Shoot Out, dirigida por Henry Hathaway. Un año después, y a las órdenes de John Huston, interpretó a Oma, una alcohólica, en el drama de 1972 Fat City. Por este papel recibió su primera nominación al Óscar en la categoría de actriz de reparto.

En 1984 interpretó a Solly Mosler, una lesbiana malhablada y bravucona en el filme de culto Angel, dirigida por Robert Vincent O'Neill, y en su secuela de 1985 Avenging Angel. En la primera aparecía como antagonista del personaje principal y en la segunda como líder de un grupo de prostitutas travestis.

En 1990 interpretó a Ramona Rickettes bajo la dirección de John Waters en la comedia Cry Baby.

• The Devil's Due at Midnight (2004)
• Anónimos (2003)
• Buddy Boy (1999)
• Relax, It's Just Sex (1998)
• Poison Ivy: The New Seduction (1997)
• Powder (1995)
• Motorama (1991)
• Cry-Baby (1990)
• Document of the Dead (1989)
• Far From Home (1989)
• Big Top Pee-wee (1988)
• The Chipmunk Adventure (1987)
• Los señores del acero (1985)
• Avenging Angel (1985)
• Angel (1984)
• Night Warning (1983)
• Forbidden Zone (1980)
• Andy Warhol's Bad (1977)
• La isla del adiós (Islands in the Stream), de Franklin J. Schaffner (1977)
• Nunca te prometí un jardín de rosas (1977)
• Wizards (1977) (no acreditada)
• Catch My Soul (1974)
• Fat City (1972)
• Shoot Out (1971)

Premios Óscar

• Susan Tyrrell en Internet Movie Database (en inglés).
• LA Weekly: "My So-Called Rotten Life" by Paul Cullum (11/1/2000)