Tomlin ble utdannet ved Cass Technical High School og deretter begynte hun ved Wayne State University, hvor hennes interesse for teater og skuespill begynte for alvor. Etter videregående, begynte Tomlin å gjøre stand-up komedie på forskjellige nattklubber i Detroit, og senere på nattklubber i New York City. Hennes første TV-opptreden var på The Merv Griffin Show i 1965. Tomlin har vunnet mange utmerkelser fra flere hold for sine skuespiller-prestasjoner, inkludert Tony Awards, Emmy Awards og en Grammy Award, samt at hun ble nominert til flere Oscar.