Nora Tschirner wurde am 12. Juni 1981 in Ost-Berlin als Tochter des Dokumentarfilmers Joachim Tschirner geboren. Noch während der Schulzeit sammelte sie erste Schauspielerfahrung in Connie Walthers Jugenddrama "Wie Feuer und Flamme" (2001) und in der ARD-Vorabendserie "Sternenfänger". Nach der weiblichen Hauptrolle in der Stuckrad-Barre-Verfilmung "Soloalbum" (2003) gab sie 2003 ihr Theaterdebüt in der Inszenierung von "Trainspotting" am Deutschen Schauspielhaus in Hamburg. Ihre Kinokarriere setzte sie mit Anno Sauls Komödie "Kebab Connection" (2004) fort. Neben ihrer Schauspieltätigkeit moderierte Tschirner für den TV-Musikkanal MTV und den Berliner Hörfunksender "Radio Fritz".

Ihren Ruf als feinfühlige Darstellerin mit einem besonderen Talent für gleichermaßen sensible wie selbstbewusste und trotzige Charaktere festigte Tschirner mit ihren folgenden Filmen: In "FC Venus" verkörperte sie eine draufgängerische Fußballerin, in Til Schweigers "Keinohrhasen" gab sie eine schüchterne Kinderbetreuerin, die sich wider Willen in einen Boulevardreporter verliebt. Für diesen Film gewann sie zusammen mit Schweiger den Deutschen Comedypreis.

Von ihrer niedlich-netten Seite, hinter der sich ungeahntes Temperament verbirgt, zeigte Tschirner sich auch in ihrem nächsten Film, der Komödie "Mord ist mein Geschäft, Liebling". Darin spielte sie eine linkische Verlagsangestellte, die sich, ohne es zu ahnen, auf eine Romanze mit einem Profikiller einlässt. Im Kino-Remake der Kult-Kinderserie "Die Vorstadtkrokodile" war sie danach als Mutter des jungen Hannes zu sehen. Diese Rolle nahm sie 2010 und 2011 in den Fortsetzungen "Vorstadtkrokodile 2" und "Vorstadtkrokodile 3" wieder auf. Außerdem sah man sie 2010 in einer tragenden Rolle des musikalischen Kinder- und Jugendfilms "Hier kommt Lola!" und in einer Hauptrolle der romantischen Komödie "Bon Appetit", an der Seite von Herbert Knaup.

Nach kleinen Auftritten in der Tragikomödie "Ein Tick anders" (2011) und Matthias Schweighöfers Kassenhit "What a Man" (2011) spielte Tschirner in der romantisch-abenteuerlichen Komödie "Offroad" (2012) die Hauptrolle einer jungen Frau, die ihr biederes Leben hinter sich lassen und mit einem verwegenen Kokainverkauf Geld für einen Neustart verdienen will.

Bei den Hofer Filmtagen 2012 stellte Tschirner ihr Regiedebüt vor, den Dokumentarfilm "Waiting Area" (zusammen mit Natalie Beer), über den teils beschwerlichen Alltag von vier äthiopischen Müttern und Schwangeren, die in sehr unterschiedlichen Verhältnissen leben.

Eine weitere Kinohauptrolle hatte sie 2013 in der Romantikkomödie "Liebe und andere Turbulenzen" als Stewardess in Paris, deren Verlobter auf amouröse Abwege zu geraten droht. In dem österreichischen Kinderfilm "Das Pferd auf dem Balkon" (2013) spielte sie die allein erziehende Mutter eines Jungen mit Asperger-Syndrom. Ebenfalls 2013 übernahm sie an der Seite von Christian Ulmen erstmals die Rolle der Kommissarin Kira Dorn in den Weimarer Folgen der Krimireihe "Tatort" – für die sie 2015 eine Romy als Beliebtester weiblicher Serienstar gewann.

Im Kino gehörte sie als lebenslustige Frau, die überraschend ihren Jugendschwarm wiedertrifft, zum Ensemble der Komödie "Alles ist Liebe" (2014). Eine amüsanten Gastauftritt hatte sie an der Seite ihres "Tatort"-Kollegen Christian Ulmen in der Komödie "Macho Man" (2015): als Tätowiererin, die dem von Ulmen gespielten Softie ein "männliches" Tattoo verpassen soll. Nach einer weiteren Gastrolle (als Mann namens "Achim") in der Liebeskomödie "Gut zu Vögeln" (2016) spielte Nora Tschirner eine tragende Rolle im Regiedebüt von Karoline Herfurth: Die Komödie "SMS für dich" (2016) zeigte sie als beste Freundin einer trauernden jungen Frau, die Liebes-SMS an die Handynummer ihres verstorbenen Freundes verschickt.

2017 erschien in Deutschland der australische Dokumentarfilm "Embrace" ("Embrace – Du bist schön") auf DVD, in dem die Regisseurin Taryn Brumfitt sich gegen Schlankheits- und Jugendwahn einsetzt. Nora Tschirner gehörte zu den Produzentinnen und wirkte in dem Film mit. Daneben spielte (und spielt) sie auch weiterhin die Ermittlerin Kira Dorn in den Weimarer "Tatort"-Folgen.

2018 stand Tschirner dann wieder für einen Kinofilm vor der Kamera: In Vanessa Jopps "Gut gegen Nordwind" (Start: Herbst 2019) spielte sie eine Ehefrau und Mutter, die sich in einen Mann verliebt, den sie allein durch E-Mails kennt.

2019 erhielt Tschirner für ihre Rolle als "Tatort"-Kommissarin erneut eine Romy-Nominierung in der Kategorie Beliebtester weiblicher Serienstar. Der Kinostart des für 2020 geplanten Episodenfilms "Wunderschön" (Regie: Karoline Herfurth), der in lose verknüpften Handlungssträngen und anhand unterschiedlichster Frauen Sinn und Unsinn des modernen Schönheitswahns humoristisch verhandelt, wurde wegen der Corona-Pandemie verschoben.

Im Mai 2021 startete dafür die Comedyserie "The Mopes", in der ein vormals erfolgreicher Musiker mit einer Depression konfrontiert wird – und zwar im wahrsten Wortsinn, nämlich in Gestalt einer Frau, gespielt von Nora Tschirner. Diese Rolle hatte in gewisser Weise auch autobiographische Züge, da Tschirner nach eigener Aussage selbst für einige Zeit an Depressionen erkrankt war.

Im Februar 2022 startete schließlich auch "Wunderschön" in den Kinos.