Americana di New York, è nota come attrice e modella, oltre che come figlia di Steven Tyler, frontman degli Aerosmith. Ha iniziato la carriera come modella e ha raggiunto la celebrità grazie al video della canzone "Crazy", nel 1994, della rock band del padre.
Di qui, per lei, si sono aperte le porte del cinema, dove ha raggiunto la fama nel 1996, interpretando il ruolo di un’adolescente nel film Io ballo da sola di Bernardo Bertolucci. Viene ricordata anche per l'apocalittico Armageddon, accanto a Bruce Willis e Ben Affleck, e i tre capitoli della celebre saga Il Signore degli Anelli.
Nel 2014 è protagonista della serie TV The Leftovers (trasmessa sul canale via cavo HBO dal 29 giugno). Cinque anni dopo è nel cast del film fantascientifico Ad Astra - Missione classificata, nelle sale italiane dal 26 settembre 2019.