Née à Honolulu, Tia Carrere a des origines philippine, chinoise et espagnole.
Elle cherche tout d'abord à devenir chanteuse, participant à l'âge de 17 ans à l'émission Star Search. Elle est recalée, mais est remarquée par un producteur de cinéma qui l'incite à se tourner vers une carrière d'actrice. Elle prend alors son nom de scène, Tia Carrere, et fait ses débuts au cinéma en 1986 dans Zombie Nightmare.
Suite à cette première expérience, elle part s'installer à Los Angeles pour y faire carrière. Elle travaille quelques mois en tant que mannequin. Puis, entre 1985 et 1987, elle participe à la série Hôpital central. Parallèlement, elle fait des apparitions dans des séries comme l'Agence tous risques, Supercopter, Code Quantum, ou bien encore Mac Gyver, ainsi que dans plusieurs téléfilms (Le commando de la dernière chance).
Au cinéma, après de petits rôles dans Harley Davidson et l'homme aux santiags et dans les griffes du dragon rouge, elle obtient la notoriété en jouant dans la comédie Wayne's World, un film où elle retrouve ses premiers amours puisqu'elle y chante aussi. Elle retrouve son personnage l'année suivante dans Wayne's World 2. Pour jouer dans Wayne's World, elle avait refusé l'un des rôles principaux de la série Alerte à Malibu.
En 1993, elle sort son premier disque, Dreams, qui sera disque de platine aux Philippines.
La carrière de la belle est définitivement lancée. On la voit ainsi dans Soleil Levant, True Lies, The Immortals, Kull le conquérant, et surtout, entre 1999 et 2003, en tête d'affiche de la série Sydney Fox, l'aventurière.
Elle prête aussi sa voix à l'un des personnages du dessin animé Lilo & Stitch, ainsi que dans ses suites. Toujours en tant qu'actrice de doublage, elle participera à la série Duck Dodgers, Aloha, Scooby-Doo, ainsi qu'au jeu vidéo The Daedalus Encounter (où elle est aussi modélisée).
En 2003, elle pose entièrement nue pour le magazine Playboy, elle qui avait toujours refusé d'apparaître nue dans ses films (elle utilisa, comme beaucoup d'autres actrices, un body double dans les scènes de sexe du film dans les griffes du dragon rouge).
En 2007 son album Hawaiiana est nommé aux Grammy Awards, catégorie meilleur album de musique hawaïenne. 2009 et 2011, toujours dans la même catégorie, voient ses albums Ikena et Huana Ke Aloha recompensés.
 
Le site web de l'actrice est le suivant: http://www.tiacarrere.com/.