Urodziła się w Detroit, w stanie Michigan jako córka Lillie Mae (z domu Ford; ur. 14 stycznia 1914, zm. 12 lipca 2005), asystentki pielęgniarki, i Guya Tomlina (ur. 3 marca 1913, zm. 24 października 1970), pracownika fabryki[3]. Jej rodzice byli ochrzczeni w Południowej Konwencji Baptystów w Paducah w Kentucky i przeprowadzili się do Michigan w czasie wielkiego kryzysu gospodarczego[4]. Wychowywała się z młodszym bratem Richardem[5]. Od najmłodszych lat przejawiała talent komediancki a jej idolkami były m.in. Lucille Ball i Imogene Coca. W 1957 ukończyła Cass Technical High School. Po ukończeniu szkoły średniej rozpoczęła studia medyczne na wydziale biologii na Wayne State University. Brała udział w przesłuchaniu do sztuki, co wywołało jej zainteresowanie karierą w teatrze i zmieniła kierunek.
W 1977 na Broadwayu, jako pierwsza kobieta, wystąpiła w monodramie Appearing Nitely. 28 marca 1977 trafiła na okładkę tygodnika „Time” nazywana „Nową Amerykańską Królową Komedii”[13]. W 1985 na Broadwayu prezentowała satyryczny monodram autorstwa jej partnerki Jane Wagner The Search for Signs of Intelligent Life in the Universe, za który została nagrodzona Tony Award. W 2009 grała na Broadwayu w monodramie Not Playing with a Full Deck.
Zebrała dobre recenzje za rolę Elle Reid, owdowiałej lesbijki wspierającej finansowo zbierającą na aborcję wnuczkę w komediodramacie Babka (Grandma, 2015) z Samem Elliottem, Marcią Gay Harden i Judy Greer. W 2015 przyjęła rolę Frances „Frankie” Bergstein (z domu Mengela) w serialu NetflixaGrace i Frankie obok Jane Fondy.
Stała się znana ze swojej działalności na rzecz walki z AIDS i ochrony środowiska oraz społeczności LGBT. Razem z Jane Wagner ufundowała centrum kulturalne w Centrum LGBT w Los Angeles i ogród w Centrum Zdrowotnym LGBT w Bostonie. Za swoje wysiłki została odznaczona m.in. Nagrodą Złotego Serca Fundacji Honickman. Była zaangażowana w działalność na rzecz ochrony słoni i współpracuje z poświęconymi temu organizacjami na całym świecie. Odebrała nagrodę Emmy za narrację filmu dokumentalnego HBOW obronie słoni (An Apology to Elephants, 2013).
Życie prywatne
Jest lesbijką i chociaż Tomlin publicznie przyznała się do homoseksualizmu w wywiadzie dla prasy w 2001, to nigdy tego nie ukrywała[14]. W 1971 związała się z pisarką Jane Wagner[15], z którą zalegalizowała związek 31 grudnia 2013[16][17].
