Actrice, réalisatrice et musicienne américaine, Talia Balsam est la fille des acteurs Martin Balsam et Joyce Van Patten. La jeune fille a débuté à la fois comme actrice à la télévision à la fin des années 70 (dans Happy Days notamment) et également comme violoniste au sein du quartet Rock Your Band au début des années 80. Elle choisit pourtant de se consacrer majoritairement à sa carrière de comédienne. Au grand écran, on la voit pour la première fois aux côtés de Joey Travolta dans Le Quartier de la violence (Galfas, 1979), puis dans Prêchi-prêcha (Jordan, 1984) avec Jack Lemmon. Ses apparitions sont alors essentiellement télévisuelles. Elle obtient toutefois le rôle féminin principal face à l’inquiétant Klaus Kinski dans la série B Fou à tuer (Schmoeller, 1986). Elle est également la vedette de la comédie romantique In the Mood (Robinson, 1987) avec Patrick Dempsey.
Entre 1989 et 1993, elle devient la première épouse de George Clooney. Depuis, elle est mariée avec l’acteur John Slattery. Durant cette période, elle joue essentiellement pour la télévision. Au cinéma, on ne la voit plus que dans des seconds rôles anodins dans Little Manhattan (Levin, 2005), Les fous du roi (Zaillian, 2006) avec Sean Penn, Sex Friends (Reitman, 2011).
Dans la dernière décennie, on a pu la retrouver à la télévision dans quelques rôles récurrents dans les séries Mad Men et Divorce. Son titre cinéma le plus récent est Many Saints of Newark – Une histoire des Soprano (Taylor, 2021). Enfin, Talia Balsam a participé à la réalisation du film collectif Everything I Ever Wanted to Tell My Daughter About Men (2021) dont elle a signé un segment.