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Tyler Gerald Burrell naît le dans l'Oregon. Il est le fils d'une professeure et d'un thérapeute spécialisé dans les problèmes de famille.
Il a des origines anglaises, allemandes, écossaises, françaises et irlandaises. Une de ses arrière-arrière-grands-mères était une Afro-Américaine ayant acquis une propriété en Oregon grâce au Homestead Act[1].
Il passe son enfance près des côtes californiennes non loin d'un commerce géré par sa famille. Il y pratique assidûment le football.
Après avoir été diplômé du lycée, il rejoint l'université d'Ashland où il obtient un bachelor en théâtre. Par souci d'économie, il vit un temps dans son van et travaille en tant que barman à côté de ses études. Il travaille en 1999 sur un festival consacré à William Shakespeare.
Le , il épouse Holly Brown.
Sa carrière télévisuelle débute surtout par de courtes apparitions qu'il fait dans certains épisodes de séries télévisées.
En 2006, il interprète durant 20 histoires un chirurgien coureur de jupons dans Womanizer.
Ty Burrell est en effet connu pour son rôle de Phil Dunphy, l'agent immobilier gaffeur et attachant de la série. En 2014, il a même l'occasion de participer à une adaptation cinématographique de Sherman et Peabody aux côtés de sa fille de fiction Ariel Winter.
Il est le père adoptif de deux filles nées en et .