Danseuse de formation, Meg Tilly est engagée par Alan Parker pour la comédie musicale Fame (1979), qui marque ses débuts à l'écran.
Récompensée d'un Golden Globe en 1986 pour son rôle de Soeur Agnès dans Agnes of God, Meg Tilly est une révélation des années 1980. Meg Tilly connaît un premier succès en 1982 grâce à son interprétation de Chloé dans The Big Chill/Les Copains d'abord, de Lawrence Kasdan. Elle devient ensuite la confidente, puis la meurtrière d'Antony Perkins dans Psychose II (Richard Franklin, id.). En 1985, sa carrière prend un nouvel essor avec Agnes of God/Agnès de Dieu (Norman Jewison, 1984). Elle y interprète avec conviction une jeune nonne accusée d'infanticide et soumise à une expertise psychiatrique. Saluée par la critique, l'actrice accède par la suite à plusieurs premiers rôles : riche héritière dans le film policier Masquerade (Bob Swaim, 1987), elle est la prude Mme de Tourvel dans Valmont (1988), de Milos Forman. Depuis le début des années 1990, elle se fait plus rare au cinéma.
Blessée sur le tournage d'Amadeus de Milos Foreman (1983), son rôle de Constance Mozart revient finalement à l'actrice Elizabeth Berridge.
Meg Tilly s'illustre également dans des séries télévisées : Winnetka Road (1994), Fallen Angels(1993). Elle renoue avec la notoriété grâce à son rôle de Lorna Corbett de la série canadienne Bomb Girls (2012-2014), qui suit un groupe de femmes employées dans une usine d'armement pendant la Seconde Guerre mondiale. Meg Tilly se consacre à l'écriture de romans depuis 2017.
1979 | Fame | Alan Parker |
1981 | Tex | Tim Hunter |
1982 | Big Chill (The) Les Copains d'abord | Lawrence Kasdan |
1982 | One Dark Night | Thomas McLoughlin |
1982 | Psycho II Psychose II | Richard Franklin |
1983 | Impulse | Graham Baker |
1984 | Agnes of God Agnès de Dieu | Norman Jewison |
1985 | Off Beat Le Flic était presque parfait | Michael Dinner |
1987 | Masquerade | Bob Swaim |
1988 | Girl in a Swing (The) | Gordon Hessler |
1988 | Valmont | Milos Forman |
1989 | Two Jakes (The) | Jack Nicholson |
1991 | Leaving Normal | Edward Zwick |
1992 | Body Snatchers | Abel Ferrara |
1993 | Sleep with Me | Rory Kelly |
2016 | Antibirth | Danny Perez |
2017 | War Machine [War Machine] | David Michôd |