Она родилась в кинематографической семье актера Райана О`Нила и актрисы Джоэнны Кук Мур. Ее брат, Гриффин, родился в 1964 году, а в 1967 их родители развелись.
В 1974 году десятилетняя Тейтум О’Нил стала самой юной обладательницей «Оскара» за всю историю этой награды.
В 1976 году, Тейтум О’Нил получила рекордный для того времени гонорар для ребенка 350 тысяч долларов за участие в фильме «Несносные медведи».
Она отвергла роль Деборы Келли в последнем фильме Серджио Леоне «Однажды в Америке» (1984).