Натали Кэй Хедрен родилась в городе Нью-Улм в Миннесоте 19 января 1930 года в семье Дороти Хенриетты и Бернарда Карла Хедрена. Её дед по отцовской линии иммигрировал в США из Швеции, а предки матери были выходцами из Германии и Норвегии. Своё прозвище «Типпи» она получила ещё в детстве от отца, который посчитал имя Натали очень взрослым для ребёнка.
Будучи ещё подростком Типпи принимала участие в показах моды в магазинах одежды. Её семья переехала в Калифорнию, когда Хедрен ещё обучалась в средней школе, а достигнув 18 лет она переехала в Нью-Йорк, где началась её карьера модели. В 1950 году Типпи дебютировала в кино в небольшой роли в музыкальной комедии «Маленькая девочка». В последующие годы она не стала продолжать карьеру актрисы и в 1950—1960 годы сдела успешную карьеру в модельном бизнесе.
В 1963 году в одном из телевизионных шоу её заметил Альфред Хичкок и пригласил на роль Мелани Дэниелз в свой фильм «Птицы». Эта роль принесла Типпи премию «Золотой глобус», как Лучшей начинающей актрисе года, а её персонаж, Мелани Дэниелз, был включён журналом «Premiere» в список 100 величайших персонажей всех времён. В дальнейшем Хедрен снялась ещё в одном фильме Хичкока, психологическом триллере «Марни» (1964), где одну из ролей исполнил Шон Коннери.
Хичкок рассматривал кандидатуру Типпи и в других своих фильмах, но она отказалась от дальнейшего сотрудничества с ним. Это привело к тому, что в последующие годы Типпи почти прекратила сниматься, из-за того что Хичкок был зол на неё, а его положение в кинематографе тех лет было довольно высоким и к его мнению прислушивались многие режиссёры. Одним из немногих известных фильмов 1960-х годов с её участием стала картина Чарли Чаплина «Графиня из Гонконга» (1967), где она исполнила роль Марты.
В 1970-е годы Хедрен почти не снималась, а с начала 1980-х годов стала часто появляться на телевидении, где у неё были роли в таких сериалах как «Отель», «Сказки темной стороны», «Она написала убийство», «Дерзкие и красивые», «4400» и некоторых других.
В 1952 году Типпи вышла замуж за актёра и продюсера Питера Гриффита. В 1957 году она родила от него дочь, Мелани Гриффит, которая как и мать стала актрисой. В 1961 году её брак с Гриффитом закончился разводом. В 1964 году Хедрен вышла замуж за своего агента Ноэля Маршалла, который стал продюсером трёх фильмов с её участием, а в 1982 году они развелись. Её третьим мужем был бизнесмен Луис Барренечи, с которым она была вместе с 1985 по 1995 годы. В 2002 году Типпи вышла замуж за ветеринара доктора Мартина Диннеса.