Hija del conocido actor Ryan O´Neal y de Joanna More, tenía tan solo tres años cuando sus padres decidieron divorciarse.
A raíz de este hecho vivió con su madre hasta la edad de ocho años, en la que comienza a vivir con su padre, con el que protagoniza a esta edad el filme ‘Luna de papel’, de Peter Bogdanovich. Por esta película recibió en 1974 el Oscar correspondiente a la mejor actriz secundaria.
Posteriormente rodó otros filmes de interés, como ‘Circulo de dos’, ‘Nickelodeon’ (otra vez junto a su padre y bajo las órdenes de Peter Bogdanovich), ‘Y al rojo vivo’, etc.
A mediados de los años ochenta incrementó su popularidad al comprometerse con el jugador número uno del tenis mundial, John McEnroe, con el que finalmente contrajo matrimonio.
Tatum O'Neal nació el 5 de noviembre de 1963 en Los Angeles, California.