Après des études universitaires en Californie, elle entame une carrière théâtrale et cinématographique. Formée à la Pasadena Playhouse, elle débute au cinéma en 1959, sous la direction de Delbert Mann, dans The Dark at the Top of the Stairs, prestation qui lui vaut, l'année suivante, une première nomination à l'Oscar. Elle sera distinguée une nouvelle fois en 1962 pour sa lumineuse et lyrique interprétation du rôle d'Heavenly (au sens littéral : « céleste ») dans la superbe adaptation cinématographique par Richard Brooks de la pièce de Tennessee Williams, Doux Oiseau de jeunesse. Mal à l'aise à Hollywood, elle prend volontairement ses distances vers le milieu des années 60 pour se consacrer au théâtre et remporter de notables succès à Broadway. Bien qu'espacées, ses apparitions à l'écran sont toujours remarquées, en raison de la finesse de son jeu et de l'hypersensibilité de sa personnalité, qui lui permettent d'incarner, de manière inoubliable, des personnages en crise ou révélateurs d'une société en mutation et désorientée. La postérité retiendra, parmi ses rôles principaux, Doux Oiseau de jeunesse, mais aussi le Métro fantôme, d'Anthony Harvey, produit par son premier mari, Gene Persson (1967), et les Gens de la pluie, de Francis Ford Coppola (1969). D'un film à l'autre, avec l'âge, elle en vient à traduire merveilleusement la dégradation d'une personnalité lumineuse et pleine de santé, dérivant vers la névrose, comme par désadaptation progressive du milieu social dans lequel elle ne trouve plus son insertion. Ses apparitions épisodiques dans le Groupe (S. Lumet, 1966) et Petulia (R. Lester, 1968) sont mémorables, contrairement à sa prestation tronquée dans Terreur sur le Britannic (R. Lester, 1974).
