Liv Tyler estuvo casada con el músico Chica hulk rusa Langdon, con el que tiene un hijo llamado Milo, pero se separaron en 2008. El padre de su segundo hijo Sailor y de su hija Lula, es el empresario Dave Gardner. Es medio hermana de la modelo Mia Tyler.
Su madre le puso su nombre por la actriz noruega Liv Ullmann, tras ver a Ullmann en la portada del 5 de marzo de 1977 de la TV Guide. Aerosmith, tras reunirse con él durante un concierto y darse cuenta del parecido físico que compartía con él y con su otra hija, Mia. Cuando la niña preguntó sobre esos parecidos, su madre le reveló el secreto. Liv Tyler protagonizó con dieciséis años en 1993. Su abuela materna, Dorothea Johnson, fundó la Escuela de Protocolo de Washington. Nueva York a los doce años.
Cursó la secundaria en la escuela preparatoria York, en la que su madre confirmó que podían atender la hiperactividad de Liv. Se graduó en 1995, y dejó los estudios para continuar su carrera como actriz. Interrogada sobre la forma en que pasó sus primeros años de vida, Tyler declaró: Para mí que no tuve mucha infancia siendo adolescente, porque he trabajado desde los catorce. Pero eso también me mantuvo alejada de los problemas. Paulina Porizkova, que sacó fotos de Liv que acabaron en la revista Interview.
En noviembre de 1992 protagonizó la portada de la revista Seventeen. Callie, una joven e ingenua camarera. Lucy Harmon, una adolescente inocente y romántica que viaja a Italia con la intención de perder su virginidad. Variety escribió: Tyler es la cómplice perfecta. Ese mismo año apareció en That Thing You Do!
The Oneders, tras su ascenso relámpago a la cima de las listas de éxitos, y justo después, su caída de nuevo a la oscuridad. La película fue escrita y dirigida por Tom Hanks. Bruce Willis, y novia del personaje de Ben Affleck. La película generó opiniones encontradas, pero fue un éxito de taquilla al ganar 553 millones dólares en todo el mundo.
La película incluye las canciones I Don’t Wanna Miss a Thing y What Kind of Love Are You On? En una entrevista en 2001 con The Guardian, admitió haber rechazado ese papel: Yo no quería hacerlo en un primer momento y lo rechacé un par de veces, pero la principal razón por la cual cambié de opinión fue porque me daba miedo. Me refiero a que yo no estoy en esto para hacer cosas increíbles en mi carrera. Sólo quiero que sea especial cuando hago una película. A Tyler se la requirió interpretar su personaje con acento inglés, aunque Stephen Holden de The New York Times consideró que su aproximación al mismo fue inerte. Ese mismo año apareció en la comedia histórica Plunkett y Macleane.
En Cookie’s Fortune, formaba parte de un reparto coral que incluía a Glenn Close, Julianne Moore, Chris O’Donnell y Patricia Neal. Altman la ayuda a encontrar algo de chispa, pero una chispa relajada y tonta, como en el sonido de dibujos que hace cuando se toma a mediodía un trago de bourbon. Entertainment Weekly también señaló que Tyler es dulcemente áspera como un perturbador marimacho. T y las mujeres interpreta a Marilyn, una paciente ginecológica del personaje de Richard Gere, y amante lesbiana de su hija, interpretada por Kate Hudson. Hablando sobre el papel, Liv declaró: este es definitivamente el primer sitio donde me he tenido que sentir tan físicamente y otros me han sentido tan físicamente. Puede que no sea duro para otros, pero sí un poco para mi. Quiero decir que amo mi cuerpo y me siento muy confortable en mi piel, pero esto fue severo.
Peter Travers de Rolling Stone escribió: Tyler, una verdadera belleza, da al papel un valiente intento, pero su rango es demasiado limitado para representar esta amalgama de perfección femenina. Liv y Sean Astin en la première mundial de El retorno del Rey en Wellington en 2003. Jackson y su equipo tantearon a Tyler tras ver su actuación en Plunkett y Macleane. Para usarla en parte de los diálogos aprendió a hablar una de las ficticias lenguas élficas creadas por Tolkien. Un año más tarde, en 2002, se estrenó El Señor de los Anillos: las dos torres, segunda entrega de la serie. En 2003, Tyler apareció también en la tercera y última entrega de la serie, El Señor de los Anillos: el retorno del Rey.
En una entrevista para MTV News, Tyler confesó que se sentía atemorizada y vulnerable mientras filmaba Una chica de Jersey, añadiendo estaba tan acostumbrada a esos otros elementos del personaje . En El Señor de los Anillos, se hacían muchas cosas en postproducción, mientras que ésta era sólo sobre mi y Ben allí sentados, simplemente soltando el diálogo. Sin embargo, reiteraba que rodar Una chica de Jersey era lo que había querido hacer. La película fue proyectada en una gala especial del Festival de Cine de Sundance de 2005, donde fue nominada para el Gran Premio del Jurado. En una entrevista para Entertainment Weekly, Tyler señaló que Los extraños fue el papel más exigente de su carrera: lo fue en cuanto que pude ponerme a mi misma en todos los modos: físicamente, emocionalmente, mentalmente.
El mismo año apareció en The Incredible Hulk, en la que interpretó a la doctora Betty Ross, interés amoroso del protagonista, interpretado por Edward Norton. Tyler se sintió atraída por la historia de amor del guion, y era fan de la serie de televisión. The Incredible Hulk fue un éxito de taquilla, ganando más de 262 millones de dólares en todo el mundo. The Washington Post, en una crítica de la película, publicó: Tyler da a Betty una apropiada nube angelical de gentileza etérea como la Bella que puede domar a la Bestia durante sus encuentros más cruciales. También puso voz a su personaje en el videojuego basado en la película. Tyler apareció en dos películas estrenadas en 2011: Super y The Ledge.
En 2014 apareció en Space Station 76, una película dirigida por Jack Plotnick, junto a los actores Matthew Bomer y Patrick Wilson. En junio de ese año Tyler empezó a aparecer regularmente como Megan Abbot en una serie de la HBO titulada The Leftovers. Liv Tyler en la cena de artistas del 7. Festival de Cine Anual Chanel Tribeca, en abril de 2012. Liv empezó a salir en 1998 con el músico británico Royston Langdon, de la banda Spacehog.