Née le 7 décembre 1932 à Detroit, Michigan (Etats-Unis)

Ellen Burstyn connaît une jeunesse agitée. A 14 ans, elle est cuisinière dans un snack, mais aussi danseuse dans une troupe d'acrobates. Après avoir abandonné le lycée, elle devient modèle au Texas pour poser sur les couvertures de livres de poche. Puis on la retrouve dans un nightclub à Montréal où elle est danseuse. Elle se rend ensuite à New York où elle apparaît comme girl dans un show télévisé. C'est durant cette période qu'elle commence à s'intéresser au métier de comédienne. Elle fait alors ses débuts à Broadway en 1957 avec la pièce Fair game, puis enchaîne jusqu'au début des années 60 plusieurs petits rôles dans des séries télévisées.

Elle fait son entrée au cinéma en 1964 sous la houlette de Vincente Minnelli avec Au revoir Charlie. Afin d'approfondir la maîtrise de sa technique de jeu, elle travaille alors avec Lee Strasberg à l'Actor's studio tout en poursuivant ses apparitions récurrentes dans la série TV The doctors jusqu'à la fin des années 60. Le succès ne tarde pas à venir avec La Dernière séance (1971) de Peter Bogdanovich où sa prestation lui vaut une nomination aux Oscars. Par la suite, elle donne la réplique à Jack Nicholson dans le doux-amer The King of Marvin Gardens de Bob Rafelson, et joue dans L'Exorciste de William Friedkin, film d'horreur devenu culte qui lui vaudra une deuxième nomination. Elle s'impose mais on la cantonne quelque peu dans des rôles de femme simple ou désaxée.

C'est avec le drame Alice n'est plus ici (1974) de Martin Scorsese qu'elle obtient une véritable reconnaissance, puisqu'elle remporte enfin l'Oscar de la meilleure actrice. Malgré cela, elle n'est pas submergée par les offres et reste éloignée des écrans pendant trois ans avant de réapparaître avec éclat dans Providence d'Alain Resnais. Ce film marque le début d'une série d'échecs publics qui la verront s'en retourner pour un temps à la télévision où elle remporte quelque succès. Elle anime même en 1986 une série TV intitulée The Ellen Burstyn Show.

Ce n'est que dans les années 90 qu'elle renoue de manière moins sporadique avec le cinéma, au travers de seconds rôles dans des comédies ou des drames. Mais elle n'offre aucune interprétation marquante. Son véritable retour advient avec The Yards où elle joue le rôle de la mère de Mark Wahlberg, et surtout avec Requiem for a dream où son rôle de femme vieillissante accroc aux pilules amaigrissantes rappelle son grand talent et lui vaut une nouvelle nomination à l'Oscar.

Entre 2002 et 2006, les films dans lesquels l'actrice figure ne remportent pas un vif succès auprès du public. C'est le cas d'Un Mystérieux tableau de Brent Shields ou de The Wicker Man de Neil LaBute. Mais 2006 est l'année d'une nouvelle grande collaboration entre Ellen Burstyn et Darren Aronofsky avec le film The Fountain où elle interprète une grande scientifique. En 2008, on la retrouve aux côté de Thandie Newton et Josh Brolin dans le biopic W. - L'improbable Président d'Oliver Stone. L'actrice, le temps d'un rôle, prend la place de Barbara Bush. La même année, Ellen Burstyn s'adonne également au petit écran. Elle fait partie du casting de la saison 10 de New York Unité Spéciale, la série de Dick Wolf. Elle y tient le rôle d'une maman, celle de l'inspecteur Elliot Stabler, incarné par Christopher Meloni.