Gemeinsam mit seinem Bruder Duncan Burrell besitzt der Modern Family-Star eine Bar mit dem Namen Bar-X in Salt Lake City.
Tyler Gerald Burrell wächst in der kleinen Stadt Applegate im Süden von Oregon, nahe der kalifornischen Grenze auf. Seine Familie führt in dem Ort ein Unternehmen. Er besucht die Hidden Valley High School in Grants Pass, wo er Football spielt. Nach seinem Abschluss wechselt er an die Southern Oregon University in Ashland. 1993 verlässt er die Universität mit einem Bachelor-Abschluss in dem Fach Theater. 2008 kehrt er als Festredner an seine alte Schule zurück. Während seiner Studienzeit arbeitet er als Barkeeper beim Oregon Shakespeare Festival. Ty Burrell studiert außerdem an der University of Oregon, wo er Mitglied der Studentenverbindung Sigma Chi wird.
Seinen Master of Fine Arts macht Ty Burrell an der Penn State University. 1999 arbeitet er als Schauspieler auf dem Utah Shakespeare Festival. Außerdem erzählt er in einem Interview, dass er während seines Studiums zeitweise in seinem Van gelebt hätte, um Geld zu sparen.
2001 gibt er sein Filmdebüt in der Komödie „Evolution“ an der Seite von Julianne Moore und David Duchovny. Im selben Jahr hat er eine kleine Rolle in dem Drama „Black Hawk Down“ und einen Gastauftritt in der Serie The West Wing. Es folgen Gastauftritte in den Serien Law & Order sowie Law & Order: Special Victims Unit. 2004 ist er in dem Remake des Films „Dawn of the Dead“ zu sehen. An der Seite von Dennis Quaid spielt er in dem Film „In Good Company“ (2004).
2005 weist seine Filmographie eine kleine Rolle aus in dem Film „Down in the Valley“ mit Edward Norton und Evan Rachel Wood. Außerdem ist er im selben Jahr als Dr. Oliver Barnes, einem oberflächlichen, aber gutmütigen Schönheitschirurgen, in der Serie Out Of Practice zu sehen. Nebenher übernimmt er kleine Rollen in den Filmen „Friends With Money“ und „The Darwin Awards“.
Eine Hauptrolle ergattert er in dem Film „Fur: An Imaginary Portrait of Diane Arbus“, in dem er den Ehemann der Titelfigur (Nicole Kidman) spielt. In dem Actionfilm „National Treasure: Book of Secrets“ (2007) mit Nicholas Cage spielt er den Kurator des Weißen Hauses.
Seinen nächsten großen Coup landet Ty Burrell mit der Rolle des Dr. Leonard Samson, einem Superhelden und Psychiater aus dem Marveluniversum, den er in dem Film „The Incredible Hulk“ (2008) verkörpert.
Auch seine komische Seite wird wieder einmal von einem Serienschöpfer erkannt. Ty Burrell ergattert die Rolle des Sportjournalisten Gary in der Comedy-Serie Back To You. Zu den Erfindern der Serie gehört Steven Levitan, der kurz darauf mit der Serie Modern Family einen großen Hit schreibt, und Ty Burrell damit zum Durchbruch verhilft.
Doch vorher legt der Schauspieler noch einen Gastauftritt in der Serie Damages hin. Seit 2009 ist Ty Burrell dann in der Erfolgsserie Modern Family zu sehen, als trotteliger aber gutmütiger Immobilienmakler Phil Dunphy. Mit dieser Rolle ist er in den Jahren 2010, 2011 und 2012 für einen Emmy nominiert worden und konnte die Trophäe 2011 mit nach Hause nehmen. Unter anderem erhält Ty Burrell für seine Darstellung in Modern Family auch einen Television Critics Association Award, sowie einen Screen Actors Guild Award für das beste Ensemble in einer Comedyserie.
2010 kann man ihn in den Filmen „Morning Glory“ und „Fair Game“ sehen. Im Jahr darauf übernimmt er eine Hauptrolle an der Seite von Jennifer Garner in dem Film „Butter“. Auch 2012 bringt ihm eine Hauptrolle, und zwar in der Komödie „Goats“.
2013 ist der Darsteller ebenfalls in Filmen zu sehen. Einer ist ein Animationsfilm namens „Mr. Peabody & Sherman“, in dem auch seine Serientochter aus Modern Family, Ariel Winter eine Sprechrolle übernimmt. An der Seite der „Saturday Night Live“-Komiker Kristen Wiig und Bill Hader steht Ty Burrell für den Film „The Skeleton Twins“ vor der Kamera.
Ty Burrell und seine Frau Holly Anne Brown sind seit 2000 verheiratet und haben zwei Adoptivtöchter. Sie leben in Südkalifornien.
Der Schauspieler ist ein begeisterter Fan der Oregon Ducks, der Portland Trail Blazers und der New York Mets.