Тиа родилась в Гонолулу (Гавайи). У неё филиппинские, китайские и испанские корни. В детстве она мечтала стать певицей, и в 1985 году в 17-летнем возрасте она участвовала в конкурсе Star Search, но не победила в нём, однако совершенно случайная встреча с родителями местного продюсера в магазине позволила Каррере получить роль в низкобюджетном фильме «Кошмар зомби».
После столь неожиданного успеха Каррере переехала в Лос-Анджелес и после нескольких месяцев работы моделью получила роль в дневном телесериале «Центральная больница», снималась в нём с 1985 по 1987. В это же время она сыграла в одной из серий «Команды „А“», и даже планировалось её участие в этом сериале на постоянной основе, однако занятость в «Центральной больнице» не позволила ей этого сделать.
Первой заметной её ролью стала роль Кассандры, рок-певицы в фильме Майка Майерса «Мир Уэйна» 1992 года. Через год она сыграла и в продолжении этого фильма. Каррере сама исполняла все песни своей героини в обоих фильмах, а также участвовала в создании саундтрека к фильмам. Она отклонила предложение роли в сериале «Спасатели Малибу» ради участия в «Мире Уэйна».
22 ноября 1992 года Каррере вышла замуж за итальянско-ливанского продюсера Эли Самаха и снялась в нескольких его фильмах — ни один из которых не имел широкого успеха. После «Мира Уэйна» Тиа сыграла террористку Джуно Скиннер в «Правдивой лжи» (боевике 1994 года с Арнольдом Шварценеггером), грабительницу Джину Уокер в «Бессмертных» (1995) и секретаршу Викторию Чэпелл в фильме «Беспредел в средней школе» (пародии 1996 года).
В 1995 году Тиа Каррере попробовала себя в игровой индустрии, вместе с Кристианом Бошером приняв участие в съёмках для видеоквеста «The Daedalus Encounter».
С 1999 по 2002 годы Тиа Каррере снималась в роли профессора археологии и авантюристки Сидни Фокс в приключенческом сериале «Охотники за древностями» в духе фильмов об Индиана Джонсе. После трёх сезонов сериал был закрыт.
Каррере озвучила сестру Лило, Нани, в мультфильме «Лило и Стич» (2002) и его продолжениях; также она озвучивала королеву Тирани в мультсериале «Duck Dodgers».
Каррере снялась обнажённой для январского номера журнала «Playboy» 2003 года, хотя ранее она отказалась от съёмок обнажённой в фильме «Разборка в маленьком Токио», и её заменили дублёршей. В 1992 году журнал «People» включил актрису в свой список «50 самых красивых людей».
Каррере также сделала карьеру певицы. В 1993 году вышел её первый сольный альбом «Dream», ставший платиновым на Филиппинах. В том же году она приняла участие в создании саундтрека к мультфильму «Бэтмен: Маска призрака», исполнив финальную песню «I Never Even Told You». В августе 2003 года Каррера получила премию за достижения в карьере от президента Филиппин Глории Макапагал Арройо.
С Эли Самахой Тиа развелась в 2002 году, а 31 декабря 2002 года она вышла замуж за фотожурналиста Саймона Уэйкелина. 25 сентября 2005 года у них родилась дочь Бьянка. В 2010 году пара рассталась.