Biografia Figlia di Bernard Carl, piccolo negoziante di origini svedesi e di Dorothea Henrietta Eckhardt, maestra di origine tedesca e norvegese. Ha una sorella maggiore, Patricia Louise, nata nel 1926. Nel 1934 la sua famiglia si trasferì a Minneapolis. In questa città iniziò a fare la modella nelle sfilate che talvolta avvenivano nei grandi magazzini. Alla fine degli anni quaranta la famiglia si trasferì a Los Angeles, ma lei, compiuti i 20 anni, per seguire il suo sogno di modella decise di trasferirsi a New York, dove ottenne un contratto con la Ford Models. Divenne quindi un'apprezzata fotomodella-indossatrice; apparve in varie riviste come Life Magazine e Harper's Bazaar; la sua prima pubblicità fu per la nota marca di sigarette Chesterfield.
Prima di essere scoperta da Alfred Hitchcock e di diventare famosa come "Tippi" Hedren, aveva partecipato ventenne al film Ogni anno una ragazza (1950) di Henry Levin come semplice comparsa, dunque non accreditata nei titoli. Nell'ottobre del 1961 il maestro inglese la notò in uno spot pubblicitario televisivo per la bevanda dietetica Sego e fu colpito dalle sue movenze, dall'eleganza del volto e dai capelli biondi, tutte caratteristiche della donna-tipo prediletta dal regista, così che, stando alle dichiarazioni della moglie e collaboratrice Alma Reville, si convinse di trovare nella Hedren una degna erede della sua attrice-musa per eccellenza Grace Kelly, che nel 1956 aveva abbandonato il cinema per sposare Ranieri di Monaco e diventare principessa di Monaco.
Una volta contattata dalla casa produttrice Universal Pictures, il regista la incontrò e le affidò il complesso ruolo di Melanie Daniels, protagonista del suo nuovo e atteso film Gli uccelli (1963), affiancandola a giovani attori emergenti e come lei provenienti dalla televisione (Suzanne Pleshette e Veronica Cartwright) o già affermati tanto al cinema quanto in teatro (Rod Taylor e Jessica Tandy). Da poco divorziata dal primo marito e trasferitasi nuovamente in California insieme alla figlioletta Melanie, dopo la firma di un contratto in esclusiva per cinquecento dollari la settimana, fu lo stesso Hitchcock a guidarla e a imporle il nome d'arte Tippi, suggerito dal vezzeggiativo svedese tupsa ("piccolina") con cui veniva affettuosamente chiamata dal padre sin da bambina.
Data la scarsa esperienza come attrice, fu per lei necessario un lento e costante apprendistato, che comprese numerose sessioni di trucco, costosi provini girati insieme a Martin Balsam, nei quali si replicavano alcune scene tratte da celebri pellicole del regista, un ricco guardaroba anche personale e il diretto coinvolgimento in ogni fase della preparazione del film: un trattamento particolare e raramente riservato dal regista ad altre sue "attrici-feticcio". Durante le riprese, effettuate nel periodo marzo-luglio 1962, la Hedren affrontò spesso scene complesse in cui ebbe a che fare con stormi di uccelli impazziti, alcuni meccanici o solo disegnati sulla pellicola, ma in molti casi in carne e ossa.
Durante le scene in cui veniva brutalmente attaccata da una moltitudine di gabbiani e di corvi lanciati contro di lei che si trovava all'interno di un'auto in sosta e di una cabina telefonica (i cui vetri si frantumarono provocandole alcuni graffi al volto) e nella soffitta di una fattoria isolata l'attrice dovette sottoporsi a ripetute ed estenuanti riprese; in quest'ultima circostanza subì un crollo nervoso, per cui si resero necessari un periodo di riposo e l'interruzione forzata delle riprese per vari giorni. Fu un evento inedito nei film di Hitchcock; nel frattempo, per la scena immediatamente successiva, l'attrice venne sostituita da una controfigura. La pellicola ebbe ovunque un grande battage pubblicitario, curato dallo stesso regista, e venne presentata anche fuori concorso al Festival di Cannes, garantendo così un'improvvisa visibilità alla sua protagonista. Nel 1964 la Hedren ottenne sia il premio di Photoplay come migliore attrice rivelazione dell'anno, sia una candidatura per il Golden Globe come migliore attrice esordiente, premio che vinse condividendolo con Elke Sommer e Ursula Andress. Il film ottenne un notevole successo al botteghino e il personaggio di Melanie Daniels resterà il ruolo più celebre e identificativo della sua carriera.
Subito dopo Hitchcock le affidò il ruolo di una donna repressa e cleptomane nel film Marnie (1964) al fianco di Sean Connery. Inizialmente, per il ruolo della protagonista femminile, il regista cercò insistentemente di convincere a tornare sulle scene la principessa di Monaco Grace Kelly, la quale declinò l'offerta. La lavorazione del film risultò ancora più difficile e traumatica per la Hedren, soprattutto per la pesante attenzione nei suoi confronti da parte di Hitchcock, che sviluppò infatti un'ossessione personale per la giovane attrice, già iniziata durante le riprese de Gli uccelli. Col procedere del tempo, la tensione tra i due non si limitò solo al suo lavoro, ma si estendeva anche alla vita privata, con estremo nervosismo sul set e senza una comunicazione diretta tra i due interessati, effettuata solo tramite interposta persona. La Hedren, che a quel punto il regista nominava semplicemente come "La ragazza", resistette nella consapevolezza che quel difficile ruolo le avrebbe consentito di proseguire con una brillante carriera, con il favore del pubblico e della critica. Il tutto culminò con una furiosa lite tra i due dopo che il regista irruppe impropriamente all'interno del suo camerino mentre l'attrice stava preparandosi. Alla reazione irata di Hedren Hitchcock le promise che le avrebbe rovinato per sempre la sua nascente carriera di attrice. Alla fine della lavorazione infatti il regista, che pure aveva in mente per lei un ulteriore terzo film da girare insieme, tratto dalla commedia Mary Rose di J. M. Barrie, per ripicca impedì alla Hedren di lavorare ancora con lui o con qualunque altro produttore e regista fino alla scadenza del contratto con la Universal (fino al 1967): tra questi vi fu François Truffaut, che l'avrebbe voluta quale protagonista femminile di Fahrenheit 451 (1966), nel ruolo poi assegnato a Julie Christie. Fino al 1967 venne tenuta sotto contratto in esclusiva con la Universal, ottenendo solo sporadiche apparizioni in serie televisive come I giorni di Bryan (1965), accanto a Ben Gazzara, pur con la garanzia dei compensi già previsti. Come riferito dall'attrice nella sua autobiografia, Hitchcock impedì anche ai dirigenti della casa produttrice di proporla tra le candidate al premio Oscar di quell'anno per la sua interpretazione in Marnie, che la stessa Hedren ha dichiarato essere la migliore della sua carriera. Hedren dichiara di non essere sicura se il comportamento del regista fosse dovuto a una sua mania per il controllo, spinta oltre i limiti, o a una attrazione perversa che egli provasse verso di lei.
La storia del tormentato rapporto fra i due (che si incontrarono l'ultima volta a Londra nel 1966) verrà poi pubblicamente raccontata dalla stessa attrice in varie circostanze dopo la morte del regista, avvenuta nel 1980. Nel 2012 divenne il tema centrale del film per la TV di produzione britannica The Girl - La diva di Hitchcock di Julian Jarrold, tratto da un soggetto di Donald Spoto, biografo del maestro inglese, ove i personaggi della Hedren e di Hitchcock furono interpretati da Sienna Miller e Toby Jones. In seguito la carriera della Hedren non decollò mai pienamente e l'attrice restò legata, per il pubblico e la critica internazionale, alla sua collaborazione con Hitchcock negli anni sessanta, del quale però verrà considerata con rispetto l'ultima vera musa, bionda e fascinosa, in apparenza algida e sfuggente.
Nel 1967 apparve nella commedia La contessa di Hong Kong, diretta da Charlie Chaplin, ma in un ruolo non più da protagonista, accanto a Marlon Brando e Sophia Loren. Dopo la conclusione del contratto stipulato nel 1961 venne impiegata in film minori, come La grande rapina di Long Island (1968) di R.G. Springsteen, accanto a Christopher George e gli inediti (in Italia) Satan's Harvest (1970) di George Montgomery, Mr. Kingstreet's War (1971) di Percival Rubens, The Harrad Experiment (1973) di Ted Post e Allá donde muere el viento (1976) di Fernando Siro. Nel 1968 venne annunciata la sua partecipazione a un film da girare in Spagna e ambientato durante la guerra civile americana, dal titolo Seven Against Kansas, con la regia di David Friedkin, accanto a Farley Granger, Jeffrey Hunter, Richard Crenna e Robert Conrad, ma il progetto non andò in porto. Nel 1969 rifiutò il ruolo della protagonista femminile in Il terrore negli occhi del gatto di David Lowell Rich, poi assegnato a Gayle Hunnicutt. Nel 1975 rinunciò a impersonare l'infermiera Mildred Ratched con cui Louise Fletcher vinse l'Oscar alla miglior attrice per Qualcuno volò sul nido del cuculo di Miloš Forman.
Dopo questa fase incerta della propria carriera, con qualche cameo televisivo e pellicole cinematografiche di scarso successo, ottenne un primo rilancio internazionale con il film Il grande ruggito (1981), una costosa produzione indipendente protrattasi per ben undici anni, finanziata anche dalla stessa attrice e diretta dall'allora suo marito Noel Marshall, cui seguì Foxfire Light (1982) di Allen Baron, ove recitò insieme a Leslie Nielsen. Nel 1985 apparve nell'episodio pilota della serie TV Alfred Hitchcock presenta e in seguito in altre note produzioni quali Hotel (1988), L'ispettore Tibbs (1991) e La signora in giallo (1993). Nella stagione televisiva 1990-1991 venne inserita nel cast della celebre soap opera Beautiful nel ruolo di Helen MacLaine. Nel 1994, in un ruolo differente dall'originale, fu tra gli interpreti del sequel televisivo Gli uccelli II di Rick Rosenthal, che si rivelò piuttosto deludente. A partire dal film Uno sconosciuto alla porta (1990) di John Schlesinger, di cui era protagonista la figlia Melanie Griffith, l'attrice venne riscoperta dai registi e riapparve con più frequenza sugli schermi, anche televisivi, sia pure in ruoli prevalentemente secondari. Tra le sue pellicole più recenti si segnalano Birdemic (2008) di James Nguyen, Jayne Mansfield's Car - L'ultimo desiderio (2012) di Billy Bob Thornton e The Ghost and the Whale (2017) di Anthony Gaudioso e James Gaudioso.
Divenuta convinta animalista e ambientalista, insieme ai suoi familiari la Hedren fondò nel 1972 la riserva naturale Shambala ad Acton, nel deserto della California, che promuove soprattutto la conoscenza e la protezione di tigri, leoni, leopardi e gatti selvatici; è tuttora diretta da un ente no profit appositamente costituito nel 1983. Sembra che per finanziare quel progetto l'attrice avesse inizialmente impegnato la costosa pelliccia di visone che indossava in varie scene del film Gli uccelli, e che ottenne poi in regalo dallo stesso Hitchcock. In seguito si è dedicata anche ad altre attività imprenditoriali, tra cui alcune nel settore della cosmetica.
Dopo avere scritto il libro Cats of Shambala (1985), in collaborazione con Theodore Taylor, sulla sua esperienza durante le complesse riprese del film Il grande ruggito, in collaborazione con Lindsay Harrison nel 2016 ha pubblicato l'autobiografia Tippi. A Memoir, inedita in Italia. Nel 2018, quasi novantenne, è tornata a fare la modella televisiva apparendo nelle vesti di una misteriosa indovina in occasione della campagna pubblicitaria di Gucci Gioielli e orologi. Nel 2021 la regista Marita Neher ha girato un documentario sulla sua vita professionale e privata, di produzione tedesca.
Dalla metà degli anni novanta ha ricevuto vari premi e riconoscimenti, anche internazionali, tra cui nel 2003 una targa nella famosa Hollywood Walk of Fame.
Nel febbraio 2024 è stato reso noto che l'attrice, ormai lontana dai riflettori, soffre di demenza, come confermato da un suo rappresentante.
Vita privata