愛知県豊橋市出身。私立桜ヶ丘高校卒業。1953年、キングレコード専属作曲家だった渡久地政信に弟子入り。この頃は、毎週土曜日に夜行電車に乗り上京し、翌日の昼のレッスンを受け帰郷するという生活を続けていた。1955年7月、キングレコードから｢千鳥のブルース｣でデビュー。デビュー2ヵ月後の9月に発売した「東京アンナ」が大ヒット。「東京アンナ」がヒットしている最中、恩師渡久地がビクターに移籍した。これにより落胆する大津にキング文芸部長だった町尻量光は、同社作曲家だった飯田三郎を紹介し、以後、飯田は大津を指導することになる。1956年、師である飯田が作曲し高橋掬太郎が作詞した同名映画の主題歌「ここに幸あり」が空前の大ヒット。ハワイ、ブラジルなどの多くの日系人の間で今日まで愛唱されている。NHK紅白歌合戦に7回出場している（詳細はNHK紅白歌合戦出場歴の節を参照）。1969年、実業家と結婚。1980年、脳動脈破裂（くも膜下出血）により倒れるが、奇跡のカムバックを遂げた。1995年から1997年まで社団法人日本歌手協会副会長に選出。2005年、歌手生活50周年を迎え、記念のBOXセット「大津美子大全集」を発売。「ここに幸あり」「東京は恋人」などの往年のヒット曲をオーケストラとの共演で新録音している。2014年7月、歌手デビュー60周年目を迎え地元愛知県で収録されたNHKBS日本のうたにスペシャル・ステージ枠で出演。（共演は後輩の市川由紀乃、竹島宏）自身のヒット曲「東京アンナ」「東京は恋人」「銀座の蝶」「いのちの限り」などをメドレーで披露した他、思い出のヒット曲として「白い桟橋」「ここに幸あり」を熱唱した。現在でも、そのダイナミックなアルトの歌声は健在で、新曲発売や公演、テレビ出演など精力的に活動を続けている。
1975年、スミス大学から法学の名誉博士号を授与される。1993年、「全米女性名誉の殿堂  (National Women's Hall of Fame)  」に殿堂入り。2002年、テンプル大学教授モレフィ・ケテ・アサンテ (Molefi Kete Aasante) の選ぶ『100人の偉大なアフリカ系アメリカ人』のひとりに選ばれる。
1982年、チザムは下院議員引退を表明し、その議席は1983年の選挙で民主党メジャー・オーウェンズ  (Major Owens)  が獲得した。引退後チザムは教育分野で活動を再開した。1983年から1987年まではマウント・ホリヨーク大学で政治学や女性学を教え、1985年にはスペルマン大学  (Spelman College)  では客員教授として教鞭をとった。1990年には15名のアフリカ系アメリカ人らと共に「性と生殖にかんする自由を求めるアフリカ系アメリカ人女性たち  (African-American Women for Reproductive Freedom) 」という組織を立ち上げた。1993年、当時のクリントン大統領から在ジャマイカ大使への指名を受けたが、健康状態が優れず辞退している。同年、全米女性殿堂  (National Women's Hall of Fame)  に殿堂入りした。引退後はフロリダに移住し、2005年1月1日フロリダ州オーモンド・ビーチで死去し、ニューヨーク州バッファローにあるフォレスト・ローン墓地 (Forest Lawn Cemetery) に埋葬された。生前、後世に残したものはどんなものかという話の中で、チザムは「後輩たちには『シャーリー・チザムにはガッツがあった (Shirley Chisholm had guts)』と言ってほしい。私のことはそんなふうに覚えておいてほしいわね」と語っている2005年2月、シャーリー・チザムが大統領選挙に挑んだ足跡などを記録したドキュメンタリー番組『 Shirley Chisholm '72: Unbought and Unbossed 』が米公共放送で放送された,。番組ディレクター兼プロデューサーはアフリカ系アメリカ人インディペンデント映画制作者のショーラ・リンチ (Shola Lynch)。同番組は2004年のサンダンス映画祭にも出品され、2006年4月9日にはピーボディー賞 (Peabody Award) を受賞している。
1999年3月21日、第5回全日本コンバットレスリング選手権大会-69kg級に出場。決勝で大内敬に敗れ、準優勝となった。1999年8月8日、第6回全日本アマチュア修斗選手権大会ウェルター級（-69kg）に出場。決勝で飛田拓人に敗れ、準優勝となった。2000年4月12日、プロ修斗デビュー戦で川尻達也と対戦し、スリーパーホールドで一本勝ち。2001年12月16日、修斗でマーシオ・クロマドと対戦し、開始32秒フロントスリーパーホールドで一本負け。プロ初黒星となった。2002年3月24日、第8回全日本コンバットレスリング選手権大会-74kg級に出場し、初戦で敗退。2002年5月25日、HOOKnSHOOTでビトー・"シャオリン"・ヒベイロと対戦し、開始51秒肩固めで一本負け。2002年8月27日、修斗で山崎剛と対戦し、判定勝ち。この試合からリングネームをタクミに変更した。2002年11月、佐藤ルミナに判定ドロー。2003年、パレストラ大阪（現・パラエストラ大阪）をオープン。2003年5月30日、修斗でデビュー戦以来となる川尻達也と再戦し、右ストレートでTKO負け。2004年4月、中蔵隆志に判定勝ち。2004年7月、雷暗暴に判定負け。2004年8月6日、KOTCでチャールズ・"クレイジー・ホース"・ベネットと対戦し、チョークスリーパーで一本勝ち。2004年11月14日、KOTC世界ライト級王座決定戦でチャーリー・コーラーと対戦し、TKO勝ちを収め王座獲得に成功した。2005年8月、第6回全日本ブラジリアン柔術選手権大会 アダルト紫帯レーヴィ級に出場。決勝で鹿又智成に敗れ準優勝となった。2005年10月29日、KOTC世界ライト級タイトルマッチでマック・ダンジグと対戦し、TKO負けを喫し王座陥落した。2011年9月4日、フェザー級暫定キング・オブ・パンクラス決定戦で鹿又智成で対戦し、3-0の判定勝ちを収め王座獲得に成功した。2012年8月10日、マルロン・サンドロの王座返上により、正規王座に認定された。2015年2月1日、フェザー級キング・オブ・パンクラス タイトルマッチでナム・ファンと対戦し、1-2の判定負けを喫し王座陥落した。