Narodila se v Brooklynu – New York jako dcera Howarda S.Tierney a Belle L.Taylor. Měla staršího bratra Howarda “Butche” Jr. a mladší sestru Patricii. Otec byl velmi prosperující pojišťovací makléř, a matka byla učitelkou na gymnaziu. Gene chodila do škol St. Margaret School, Waterbury, Connecticut, a The Unquowa School v Bridgeportu. Ráda psala poezii a její první básně byly publikovány ve školním časopisu. Gene byla velmi talentovaná studentka, a tak jí rodiče umožnili studium v Evropě, které trvalo dva roky. Studovala v Anglii, Francii, a Lausanne ve Švýcarsku.
Gene byla dvakrát vdaná – nejdříve za návrháře kostýmů a uměleckého designera Olega Cassiniho – svatba se konala 11. 7. 1941, se kterým měla dvě dcery. Antoinettu Dariu (1943) a Christine (1948). V červnu 1943 jí onemocněla dcera Daria, která byla ještě miminko spalničkami, poté ohluchla a oslepla. Celkový a závěrečný výrok lékařů zněl: mentální retardace. Gene se z této tragédie duševně zhroutila. Snažila se pro své dítě podniknout vše, co bylo v lidských silách, ovšem bezvýsledně. Celá tragedie velice poznamenala její manželství. I když se druhá dcera Tina-Christine narodila naprosto zdravá, Gene se od manžela odstěhovala, a později v roce 1952 rozvedla. Poté prožila dva milostné vztahy. První s hercem Tyrone Powerem, druhý s mladým J.F. Kennedym, se kterým se rozešla protože jí řekl, že by se s ní, jako rozvedenou ženou nemohl nikdy vzhledem ke svým politickým ambicím oženit.
Seznámila se a nějaký čas i žila s princem Ali Khanem, bývalým manželem herečky Rity Hayworth. V roce 1960 se provdala za bývalého manžela známé hollywoodské krasavice Heddy Lammar – W. Howarda Lee, majitele ropných polí. V roce 1962 byla opět těhotná a s Howardem se těšili na dítě, jenomže Gene potratila. Opět následovaly depresivní a zoufalé stavy a léčba v sanatoriu. Problémy s psychikou se neustále vracely, takže ze zdravotních důvodů musela odstoupit z natáčení filmu Mogambo (1953) a její roli převzala Grace Kelly. Gene měla střídavě depresívní stavy a byla pod kontrolou lékařů. Někdy úspěšně a v relativní pohodě se jí podařilo natočit film, ale tyto stavy ještě dlouho pokračovaly. Až po roce 1961 se vrátila do studia a spolu s Franchotem Tonnym natočila film Advise and Consent.
Gene Tierney se divákům představila jako dvacetiletá ve filmu Fritze Langa Návrat Franka Jamesse v roli Eleanor Stone, po boku Henryho Fondy. Následovaly role v Hudson's Bay, Tobacco Road nebo Belle Starr. V roce 1942 hraje Evu v romanticko-dobrodružném filmu Son of Fury (Kavalír pomsty s Tyronem Powerem), dále je to dvojrole Susan Miller a Lindy Worthington v komedii Rings on Her Fingers, opět s Henry Fondou. Největší úspěch zaznamenala po boku Dany Andrews ve filmu z roku 1944 LAURA, nominovaném na několik Oscarů (získal 1 za kameru a 4 nominace za herecké výkony). V režii se zaskvěl Otto Preminger.