טילי נולדה בהארבור סיטי, לוס אנג'לס בשם ג'ניפר אי. לאב ממוצא סיני-אמריקאי ולאם נוצרייה ממוצא אירי ופיני, אביה הארי צ'אן הוא סוחר מכוניות ואמה פטרישיה טילי היא שחקנית לשעבר ומורה במקצועה בהווה.
לטילי אח אחד ושתי אחיות, אחת מהן היא השחקנית מג טילי.
הוריה של טילי התגרשו כשהיא הייתה בת חמש, ובעקבות הגירושים עברה לגור עם אמה ועם אביה החורג ג'ון וארד בקולומביה הבריטית שבקנדה.
אמה של טילי התגרשה בשנית כאשר טילי הייתה נערה, לאחר מכן עברה טילי לוויקטוריה, שם למדה ב"תיכון בלמונט". את לימודי המשחק שלה רכשה טילי ב"מכללת סטפאנס" שבמדינת מיזורי שם למדה בעיקר את תחום התיאטרון.
טילי החלה להופיע בטלוויזיה לראשונה בשנת 1983, בסדרה "בלוז לכחולי המדים" שם הופיעה בתפקיד אורח במספר פרקים.
בקולנוע הופיעה לראשונה בתפקיד קטן בדרמה המוזיקלית "נערי בייקר המופלאים". ב-1993 קיבלה טילי חשיפה גדולה יותר כשהשתתפה בקומדיה "תוצרת אמריקה".
בשנת 1994 נבחרה טילי לתפקיד ראשי ראשון בקריירה בקומדיה התקופתית של וודי אלן "קליעים מעל ברודוויי" המציג את עולם התיאטרון בשנות ה-20 כשאפתני ודורסני. בסרט, גילמה טילי את דמותה של שחקנית קולנוע תובענית וחסרת כישרון בשם אוליביה טיל והייתה מועמדת לפרס אוסקר לשחקנית המשנה הטובה ביותר.
ב-1996 זכתה טילי לביקורות טובות על הופעתה החושנית במותחן הפשע של האחיות וצ'אוסקי "קשורות" שם הופיעה טילי בתור ויולט, אשתו הלסבית של מאפיונר אשר לא מסוגלת לסבול אותו אך חיה איתו בגלל כספו הרב. ויולט נמשכת אל קורקי (ג'ינה גרשון), אסירה משוחררת שסיימה גזר דין של 5 שנים בכלא ובין השתיים מתפתחת מערכת יחסים לוהטת.
ב-1997 הופיעה טילי בקומדיה "שקרן שקרן" שם שיחקה טילי את סמנתה קול אשר שוכרת את שירותו של עורך הדין פלטשר רייד (ג'ים קארי) במשפט גירושין בו היא זוכה לבסוף.
ב-1998 שיחקה טילי בתפקיד ראשי בסרט הרביעי בסדרת סרטי האימה "משחק ילדים", "כלתו של צ'אקי" שם, הופיעה טילי בתור טיפאני, אהובתו של הבובה הרצחנית צ'אקי שגונבת את גופתו המרוטשת ומחזירה אותו לחיים. לאחר שהיא שומעת ממנו שהוא אינו מתכוון להציע לה להתחתן, היא נועלת אותו בקופסה ומשפילה אותו. ביום למחרת, צ'אקי מצליח לצאת מהקופסה ורוצח את טיפאני על ידי מכת מחשמל אותה ומעביר את נשמתה לבובת כלה, שקנתה עבורו.
בשנת 2003 כיכבה לצד אדי מרפי בסרט הפנטזיה הבלשי "הטירה המכושפת" בבימויו של רוב מינקוף. בשנת 2004 הופיעה טילי בסרט "היורש של צ'אקי", החלק החמישי בסדרת סרטי "משחק ילדים". בסרט דיבבה טילי בפעם השנייה את דמותה של טיפאני. דיבוב נוסף שעשתה טילי באותה שנה היה בסרט "מרד החיות" לדמותה של גרייס הפרה.
בשנת 2005 זכתה טילי בצמיד באליפות העולם בפוקר ובפרס של 158,625 דולרים באירוע טקסס הולדם לנשים בו השתתפו כ-600 שחקניות. באותה שנה זכתה טילי גם בטורניר בסבב העולמי לנשים שנערך בלוס אנג'לס. לאחר מכן הרבתה טילי להופיע בטורנירי פוקר של סלבריטאים ברחבי ארצות הברית.
חיים אישיים
הייתה נשואה למפיק האמריקאי סם סיימון, אך הזוג התגרש בשנת 1991. החל מ-2004 היא בזוגיות עם שחקן הפוקר פיל לאק.
