Katherine Matilda Swinton, más conocida como Tilda Swinton, nació el 5 de noviembre de 1960 en Londres, hija de Judith Balfour y Sir John Swinton, general mayor retirado en el ejército británico. Su familia, la familia Swinton, es una antigua familia anglo-escocesa que puede remontar su linaje a la Edad Media. Su bisabuelo paterno fue un político y heraldo escocés, George Swinton, y su tatarabuelo materno fue el botánico escocés John Hutton Balfour.
La actriz asistió a tres escuelas independientes, entre ellas West Heath Girls' School, un costoso internado que más tarde ha criticado alegando que era un entorno muy solitario y aislado. En 1983, Swinton se graduó en New Hall, en la Universidad de Cambridge, con un título en Ciencias Sociales y Políticas. Mientras estuvo en Cambridge, se unió al Partido Comunista y más tarde se unió al Partido Socialista de Escocia. Fue en la universidad donde Tilda Swinton comenzó a actuar en el escenario.
La intérprete se unió a la Royal Shakespeare Company en 1984, apareciendo en 'Measure for Measure'. Su primera película fue 'Caravaggio' en 1986, dirigida por Derek Jarman. También trabajó con el Traverse Theatre en Edimburgo, como protagonista en 'Mann ist Mann por Manfred Karge' en 1987. En televisión, apareció como Julia en la miniserie de 1986 'Zastrozzi: A Romance'. Continuó protagonizando varias películas de Jarman, incluyendo 'The Last of England' (1987), 'War Requiem' (1989) y 'Edward II' (1991), por la que ganó la Copa Volpi a la Mejor Actriz en el Festival de Cine de Venecia celebrado el mismo año. En 1988 fue miembro del jurado en el 38º Festival Internacional de Cine de Berlín y un año más tarde actuó en 'Volcano Saga'. También tuvo el papel principal en 'Orlando'.
En 1989 se casó con John Byrne, artista y dramaturgo escocés, con el que tuvo dos hijos gemelos, Honor y Xavier Swinton Byrne. En 1996 apareció en el video musical de 'The Box' de Orbital. Después, Tilda Swinton se movió hacia proyectos más generales, incluido su papel principal en la película estadounidense 'The Deep End' en 2001, en la que interpretó a la madre de un hijo gay que sospecha que mató a su novio. Por esta actuación, fue nominada para un premio Golden Globe. También ha aparecido en las películas británicas 'The Statement' y 'Young Adam' en 2003, mismo año en el que colaboraba con los diseñadores de moda Viktor & Rolf, siendo en centro de atención de 'One Woman Show', en el que hicieron que todas las modelos parecieran copias de Swinton y leyó un poema propio. En ese mismo año se divorciaba de su marido, casándose al siguiente año con Sandro Koop, pintor alemán.
En 2005, Swinton actuó como White Witch Jadis en la versión cinematográfica de 'Las crónicas de Narnia: El león, la bruja y el armario'. Más tarde, tuvo apariciones en las secuelas de Narnia: 'Las crónicas de Narnia: El príncipe Caspian' y 'Las crónicas de Narnia: El viaje de Dawn Treader'. En agosto de 2006, abrió el nuevo centro de producción de Screen Academy Scotland en Edimburgo.
En 2007, la actuación de Swinton como Karen Crowder en 'Michael Clayton' le hizo conseguir un premio BAFTA a la Mejor Actriz de Reparto y el Oscar a la Mejor Actuación Actriz en un Papel de Apoyo en los 80 Premios de la Academia 2008. En ese mismo año, apareció en la película 'Burn After Reading' y fue elegida para el papel de Elizabeth Abbott en 'El curioso caso de Benjamin Button', junto a Brad Pitt. Además, en julio de 2008 fundó el festival de cine Ballerina Ballroom Cinema Of Dreams. En 2009, Swinton y Mark Cousins se embarcaron en un proyecto donde montaron un cine portátil de 33,5 toneladas en un camión grande, creando un festival de cine independiente itinerante. El festival se repitió en 2011.
En septiembre de 2009, la intérprete se unió a una petición de las estrellas de Hollywood en apoyo de Roman Polanski y pidió su liberación de la custodia. En febrero de 2013, i nterpretó el papel de la esposa de David Bowie en el video promocional de su canción 'The Stars (Are Out Tonight)'. En 2015, protagonizó la película de suspense 'A Bigger Splash', y un año más tarde tuvo un papel en 'Ancient One'. En 2013, The Guardian la nombró como una de las cincuenta mejores vestidas de más de 50 y con frecuencia aparece en las listas internacionales mejor vestidas. En 2018 fue clasificada como una de las mujeres mejor vestidas del año por el sitio web de moda Net-a-Porter.