Майли Сайрус родилась в городе Нашвилле, штат Теннесси, в семье кантри-музыканта Билли Рэя Сайруса и Летиции Сайрус. Родители назвали девочку Дестини Хоуп, однако она была такой веселой, что вскоре получила прозвище Майли (от Smiley, что означает улыбчивая). В 2008 году певица официально сменила имя на Майли Рэй.

В 2001 году семья переехала в Торонто, где Майли Сайрус начала обучаться пению и актёрскому мастерству в театральной студии «Армстронг». Её первой ролью стала девочка по имени Кайли в одном из эпизодов сериала Doc.

Известность ей принес сериал «Ханна Монтана», в котором ей благодаря настойчивости и вокальным данным досталась главная роль.

Первым синглом Сайрус стал "The Best of Both Worlds", являющийся заглавной темой «Ханны Монтаны». Однако исполнительницей этой песни указана не Сайрус, а ее героиня Ханна Монтана.

Первой песней Сайрус, выпущенной под её собственным именем, стала кавер-версия хита Джеймса Баскетта "Zip-a-Dee-Doo-Dah", вошедшая в четвёртое издание сборника DisneyMania, релиз которого состоялся 4 апреля 2006 года.

24 октября того же года Walt Disney Records выпустила первый саундтрек к «Ханне Монтане». В альбоме было девять песен, которые записала Сайрус; в восьми композициях исполнительницей значилась Ханна Монтана, а другой песней стал её дуэт с отцом под названием "I Learned from You", где Сайрус была указана под своим настоящим именем. Этот альбом добрался до первой строчки Billboard 200.

Сайрус подписала контракт на запись четырёх альбомов с Hollywood Records, и 26 июня 2007 года был выпущен её двойной альбом Hannah Montana 2/Meet Miley Cyrus. Первым диском являлся саундтрек ко второму сезону «Ханны Монтаны», а другой уже стал дебютным альбомом Сайрус в качестве отдельной исполнительницы. Этот двойной альбом достиг первого места в Billboard 200 и стал трижды платиновым.

В июле 2008 года вышел второй (и первый, в котором не используется образ Ханны Монтаны) альбом Майли Сайрус под названием "Breakout", занявший первые места в американском, канадском и австралийском хит-парадах. 

18 июня 2010 года вышел третий альбом Майли Сайрус под названием "Can’t Be Tamed".

В 2013 году Майли Сайрус заняла первое место в списке «100 самых сексуальных женщин планеты» по версии журнала «Maxim».

3 июня 2013 года состоялся официальный релиз ее нового сингла «We Can’t Stop», который вошел в ее четвертый студийный альбом под названием "Bangerz". Трек стал весьма успешным и занял первое место в общенациональном чарте Великобритании UK Singles Chart.

Майли Сайрус снялась в фильмах «Лето. Одноклассники. Любовь» и «Агент под прикрытием».

Была помолвлена с актером Лиамом Хемсвортом. Однако в сентябре 2013 года они расстались.