Nata da una famiglia benestante, figlia di Howard Sherwood Tierney e Belle Lavinia Taylor, venne chiamata Gene in onore di suo zio, morto in giovane età. Aveva un fratello più grande, Howard Sherwood “Butch” Tierney, Jr., e una sorella più piccola, Patricia “Pat” Tierney. Il padre era un broker di successo di origine irlandese e la madre era insegnante di educazione fisica. Frequentò diverse scuole negli Stati Uniti e visse due anni in Svizzera, dove frequentò una prestigiosa scuola di Losanna. Dopo una visita agli studi della Warner Bros., il regista Anatole Litvak notò la sua bellezza e le chiese di diventare attrice, offrendole un sostanzioso contratto.
Sposatasi una prima volta nel 1941 con lo stilista Oleg Cassini, dal matrimonio nacquero due figlie, Daria nel 1943 e Cristina nel 1948. In conseguenza della rosolia che l'attrice contrasse durante la prima gravidanza, Daria nacque parzialmente sorda, cieca e con un serio ritardo mentale,[1] vicenda che fece cadere la madre in una profonda depressione. La Tierney riprese a recitare, dietro le pressioni esercitate dalla Fox, e a riapparire ai cocktail e alle prime cinematografiche, ma il dramma familiare la costrinse a ricorrere alle cure di uno psicanalista. Successivamente Daria fu affidata a un istituto per ragazzi affetti da disturbi mentali.
Il divorzio da Oleg Cassini, avvenuto nel febbraio 1952, fu un altro trauma per la Tierney, che però poco dopo conobbe il principe Alì Khan, reduce dal divorzio dall'attrice Rita Hayworth. Il primo incontro avvenne in Argentina, dove la Tierney stava girando il film Il grande gaucho. I due si incontrarono nuovamente un anno e mezzo dopo, nell'inverno del 1953. La relazione sentimentale tra l'attrice e Khan fu molto discussa e tormentata, soprattutto perché egli aveva promesso inizialmente di sposarla. In seguito ritrattò quanto aveva dichiarato ai giornalisti, affermando in un'intervista ''Non ho proprio nulla da dire'', e troncando il legame. Non passò molto tempo che il principe intraprese un'altra relazione con la modella Bettina.
Nonostante la disgrazia di Daria e il divorzio da Cassini, la Tierney non era abituata alle sofferenze, e questa nuova umiliazione compromise il suo equilibrio, mentre gli ambienti di Hollywood la additavano come colei che non era riuscita a rimpiazzare Rita Hayworth. Per la Tierney aumentarono le difficoltà a memorizzare i copioni, ad alzarsi alle cinque del mattino per essere sul set alle otto, a sopportare le luci del set e a tollerare i pettegolezzi delle colleghe. Riprese le sedute dallo psicanalista, ma nel marzo 1956 ebbe un crollo e fu ricoverata in una clinica psichiatrica, dove rimase degente per sei mesi.
Nel 1960 si sposò per la seconda volta con il petroliere Howard Lee (primo marito di Hedy Lamarr) e si aggiudicò anche una stella cinematografica nella Walk of Fame; dopo sette anni di lontananza dal set, tornò al cinema nel 1962 con Tempesta su Washington di Otto Preminger. Tuttavia le scritture si erano diradate e l'attrice trovò ancora spazio solo in miniproduzioni televisive. Si ritirò quindi definitivamente dalle scene. Negli ultimi anni di vita si appassionò al bridge, diventando un'esperta giocatrice, e nel 1978, in collaborazione con Mickey Herskowitz, pubblicò un'autobiografia che riscosse un notevole successo dal titolo Self Portrait. Morì il 6 novembre 1991 per un enfisema polmonare e riposa nel Glenwood Cemetery di Houston.[2] Lungo la Hollywood Walk of Fame una stella ricorda l'attrice.
Lydia Simoneschi in La ribelle del Sud, I misteri di Shanghai, Ragazze che sognano, Il cielo può attendere, Una campana per Adano, Il filo del rasoio, Quel meraviglioso desiderio, Il segreto di una donna, Sui marciapiedi, La madre dello sposo, Divertiamoci stanotte, Il segreto del lago, Il grande gaucho, Gli avventurieri di Plymouth, Arrivò l'alba, Sinuhe l'egiziano, L'amante sconosciuto, La mano sinistra di Dio
Rina Morelli in Vertigine, Il castello di Dragonwyck, Il fantasma e la signora Muir, I trafficanti della notte
Rosetta Calavetta in Inferno nel deserto, Tempesta su Washington, Mentre Adamo dorme
^Sembra che la scrittrice inglese Agatha Christie abbia tratto ispirazione dalla triste vicenda della gravidanza dell'attrice per il suo romanzo Assassinio allo specchio