Dopo un'infanzia difficile (i suoi genitori soffrivano di alcolismo[1]) trascorsa tra la natale San Antonio (Texas) e Los Angeles, dove si è trasferita da giovanissima con la nonna, ha iniziato a esibirsi negli anni '50 nei locali notturni di New York dopo aver studiato in California. Nel giro di pochi anni approda al teatro, riscuotendo successo a Broadway già nel 1959 con Once Upon a Mattress, che gli vale la prima candidatura ai Tony Award. Fa il suo debutto televisivo apparendo nei successivi tre anni al The Garry Moore Show.
Nel 1962 vince il suo primo Emmy. Nel 1963 debutta al cinema con un ruolo nella commedia Le 5 mogli dello scapolo di Daniel Mann (1963), con protagonista Dean Martin. "Scoperta" in quel periodo da Lucille Ball, a Los Angeles ha dato vita al varietà televisivo The Carol Burnett Show, andato in onda sulla CBS dal 1967 al 1978 (278 puntate in totale). Lo spettacolo combinava sketch comici inclusi parodie di film e personaggi, balletti e musica. Con questo lavoro ha raggiunto definitivamente il successo e ha vinto, tra premi personali e relativi allo show, ben ventidue Emmy in dieci anni, otto Golden Globe e una serie di riconoscimenti.
È riuscita a coinvolgere nelle sue performance numerose stelle del cinema e della musica più o meno note; tra coloro che si sono prestati alle sue idee vi sono Steve Lawrence, Peggy Lee, Julie Andrews, Ella Fitzgerald e Mel Tormé e molti altri personaggi. Soprattutto nel corso degli anni '60 e '80 ha preso parte anche a numerosi altri progetti televisivi e cinematografici; tra questi ultimi si segnalano Un marito per Tillie (1972) di Martin Ritt, Prima pagina (1974) di Billy Wilder, Health (1980) di Robert Altman, Rumori fuori scena (1992) di Peter Bogdanovich. Negli anni '90 ha provato a riprendere la carriera televisiva con un paio di format simili allo storico The Carol Burnett Show, ma nessuno di questi risultava come l'originale. Inoltre, a partire dagli anni '90, si concede di tanto in tanto qualche apparizione televisiva in serie e film TV.
Dal 1955 al 1962 è stata sposata con l'attore Don Saroyan. Nel 1963 si è unita al suo produttore Joe Hamilton. Da questa coppia sono nate tre figlie: Carrie (1963-2002), Jody (1967) e Erin (1968). Sua figlia Carrie è deceduta a soli 38 anni per un cancro ai polmoni. Nel 1984 ha divorziato da Hamilton. Nel 2001 si è sposata per la terza volta col musicista Brian Miller.
È madrina di Emma Walton, figlia di Julie Andrews, sua migliore amica.
Ha vinto dodici volte questo premio tra il 1975 e il 1991: sette volte nella categoria "Favorite All-Around Female Entertainer" (consecutivamente dal 1975 al 1981) , quattro volte nella categoria "Favorite Female TV Performer" (1976, 1979, 1980 e 1981) e una volta nella categoria "Favorite Female Performer in a New TV Series" (1991).
Rita Savagnone in Prima pagina, Annie, Glee, Hawaii Five-0