Destiny Hope Cyrus est née le 23 novembre 1992 à Franklin dans le Tennessee. Elle est la fille de Leticia Jean « Tish » Cyrus (née Finley, le 13 mai 1967), manager et productrice, et du chanteur de country Billy Ray Cyrus (né le 25 août 1961). Elle a des origines irlandaises, anglaises, galloises, écossaises et Cherokee. Depuis sa naissance, ses parents la surnomment « Smiley », transformé plus tard en « Miley », car elle souriait très souvent étant bébé. Elle souffre d'une légère maladie cardiaque provoquant une tachycardie qui, sans être dangereuse, est souvent gênante.

Contre les souhaits de la maison de disques de son père, Billy et Tish se marient secrètement un an après la naissance de Miley, le 28 décembre 1993. Tish a déjà deux enfants issus d'un premier mariage avec le musicien Baxter Neal Helson : Brandi Glenn Cyrus (née le 26 mai 1987) et Trace Dempsey Cyrus (né le 24 février 1989), adoptés par Billy alors qu'ils étaient très jeunes. Miley a également un demi-frère paternel Christopher Cody Cyrus (né le 8 avril 1992), fils de Billy et de son ex-compagne Kristin Luckey. Il a grandi avec sa mère en Caroline du Sud. Billy et Tish sont parents de deux autres enfants : Braison Chance Cyrus (né le 7 mai 1994) et Noah Lindsey Cyrus (née le 8 janvier 2000). Billy et Tish demandent le divorce en 2022, soit deux ans après leur séparation, après vingt-huit ans de mariage. La marraine de Miley est la chanteuse Dolly Parton. À la suite du décès de son grand-père paternel, le politicien démocrate Ronald Ray Cyrus, en 2006, Miley écrit la chanson I Miss You puis change son deuxième nom par Ray. En 2008, à l'âge de 15 ans, elle change officiellement de nom : elle devient légalement Miley Ray Cyrus.

Miley a grandi dans un ranch de 2 km² à Franklin, une banlieue de Nashville, et est allée à l'école Heritage Elementary School. Elle est élevée dans le christianisme, et baptisée au sein de la convention baptiste du Sud juste avant de partir s'installer à Hollywood en 2005. Elle allait régulièrement à l'église pendant son enfance et portait un anneau de pureté. La plupart de ses frères et sœurs se sont aussi orientés dans l'industrie du spectacle : Trace est le chanteur et guitariste du groupe pop, Metro Station, Noah est devenue chanteuse et Brandi est devenue guitariste.

En 2001, alors qu'elle est âgée de 8 ans, la famille de Miley Cyrus s'installe à Toronto, au Canada, son père étant acteur de la série télévisée Doc. Miley déclare que regarder son père tourner pour la télévision lui a donné envie de poursuivre une carrière d'actrice. Après que son père l'a emmenée voir la production Mamma Mia ! au théâtre Royal Alexandra, Miley lui explique : « C'est ce que je veux faire, Papa. Je veux être actrice. » Elle commence alors à prendre des cours de comédie et de chant au Armstrong Acting Studio de Toronto. Son premier rôle fut celui de Kylie dans la série Doc.

À l'âge de 12 ans, Miley entend parler d'une nouvelle série Disney racontant l'histoire d'une jeune collégienne qui mène en secret une double vie ; le jour, elle est une fille ordinaire et la nuit, une popstar. Elle auditionne d'abord pour le rôle de la meilleure amie du personnage principal puis reçoit finalement un appel de la production qui lui demande d'auditionner pour le personnage principal, Chloé Stewart. Miley envoie alors une cassette vidéo de l'audition et part pour Hollywood afin de passer une audition devant les producteurs. Ceux-ci trouvent Miley trop jeune et trop petite pour le rôle. Cependant, sa persistance et son habileté à chanter tout en jouant la comédie font que les producteurs de la série lui demandent d'auditionner de nouveau. Cyrus obtient finalement le rôle principal de la sitcom de Disney Channel, Hannah Montana et son personnage est renommé Miley Stewart. À cette époque, elle avait également auditionné pour le film d'aventure Les Aventures de Shark Boy et Lava Girl, avec l'acteur Taylor Lautner, mais une autre actrice, Taylor Dooley, obtiendra le rôle. À la place, Miley commencera à tourner pour Hannah Montana.

Elle poursuit ses études avec un tuteur sur le plateau de tournage de sa série. Sa mère codirige ou coproduit la plupart des décisions de Miley dans sa carrière. Elle signe Miley avec Mitchell Gossett, directeur de la division de la jeunesse, au Cunningham Escott Slevin Doherty. Elle recrute également le père de Miley comme manager et gestionnaire de ses finances.

Elle rencontre la célébrité à l'adolescence en incarnant Miley Stewart / Hannah Montana dans une série de Disney Channel, Hannah Montana, où elle joue avec son père, le chanteur de country Billy Ray Cyrus, entre 2006 et 2011. Après avoir signé avec Hollywood Records, elle réalise son premier album, Meet Miley Cyrus (2007), qui est à la tête du Billboard 200 et qui est triple disque de platine après avoir été vendu à trois millions d'exemplaires. Grâce au succès de la franchise Hannah Montana, elle devient l'« idole des jeunes », selon le Daily Telegraph, et est surnommée « La reine de Disney », après les bonnes audiences de la série.

En 2007, elle entreprend également le Best of Both Worlds Tour, dans lequel elle interprète son propre rôle ainsi que celui d'Hannah Montana. La tournée connait un véritable succès, un film intitulé Hannah Montana et Miley Cyrus : Le Film concert évènement est tourné puis sorti directement en DVD en 2008 ; plus de 100 millions d'exemplaires en sont vendus à travers le monde. Elle sort son deuxième album, intitulé Breakout (2008), qui atterrit directement à la première place du Billboard 200 avec près de 400 000 exemplaires écoulés dès la première semaine, pour finir son exploitation à près de quatre millions à travers le monde en 2014. En 2009, Cyrus commence à adopter un style plus « adulte », présenté dans son EP The Time of our Lives, avec son single principal Party in the U.S.A., certifié septuple disque de platine sur le sol américain. Son image continue à évoluer à la suite du tournage de La Dernière Chanson, film dans lequel elle interprète un rôle plus sombre et plus sérieux.

En 2010, elle sort son troisième album, Can't Be Tamed, qui a reçu un succès correct mais inférieur à celui de ses prédécesseurs. Elle défraie la chronique à la suite de la publication du clip vidéo du premier single homonyme, jugé trop « sexy ». Parallèlement, elle commence à incarner des rôles plus mûrs, voire osés, comme dans LOL USA (2012) et Mademoiselle Détective (2013). En 2013, après avoir quitté Hollywood Records et signé avec RCA Records, elle publie un quatrième album, Bangerz, d'où proviennent les titres notables We Can't Stop et Wrecking Ball . En 2011, elle est classée première du « Top 10 des adolescents les plus riches d'Hollywood », avec une fortune estimée à 120 millions de dollars. En 2013, elle fait l'objet d'une attention particulière, à la suite de son apparition controversée aux MTV Video Music Awards 2013. Le 9 septembre 2013, pour Wrecking Ball, elle sort son deuxième clip vidéo issu de l'album Bangerz ; elle apparaît totalement nue dans ce clip qui bat alors plusieurs records de visionnage. En 2016, elle devient juge dans la onzième saison de The Voice.

Miley Cyrus comptabilise trois albums numéro un du Billboard 200 et sept singles dans le top 10 du Billboard Hot 100 : See You Again, 7 Things, The Climb, Party in the U.S.A, Can't Be Tamed, We Can't Stop et le numéro un Wrecking Ball. Billboard l'a classée quatrième des artistes féminines vendant le plus de disques en 2009. En 2010, elle est treizième du classement des célébrités par Forbes. En 2013, elle est élue « artiste de l'année » par MTV. En 2014, le magazine américain Parade positionne Miley première de son classement annuel des salaires des célébrités, devant Sandra Bullock, Justin Timberlake ou encore Beyoncé. Elle aurait gagné plus de 76,5 millions de dollars en 2013 et disposerait d'une fortune d'environ 150 millions de dollars. En 2008 et 2014, elle fait partie du classement du Time des personnalités les plus influentes. Ses fans, surnommés « Smilers », sont environ plus de 48 millions sur Facebook, plus de 46 millions sur Twitter, et 215 millions sur Instagram.

Lors des Billboard Music Awards de 2023, Miley Cyrus est nommée dans plusieurs catégories et gagne les prix « Top Radio Song », « Top Billboard Global 200 Song » et « Top Billboard Global (Excl. U.S.) Song » pour sa chanson Flowers.

Lors des Grammy Awards de 2024, Miley Cyrus a remporté ses deux premiers Grammy pour sa chanson Flowers, respectivement dans les catégories du meilleur enregistrement de l'année et de la meilleure prestation pop solo.

Avec un succès accru, Cyrus devient la cible des médias. Dans une interview accordée en mai 2008 au Los Angeles Times, François Navarre, le propriétaire de l'agence de photo X17, déclare que Miley s'est alors rarement rebellée contre son image sage : « Il y a des gens qui attendent le moment où elle deviendra moins traditionnelle. [...] C'est naturel chez tous les adolescents. Mais ce moment peut arriver très vite. [...] Dès que sa mère va lui permettre de sortir seule, ça va devenir très intéressant. » Justin Timberlake, Madonna ou encore Susan Sarandon déclarent alors soutenir Miley Cyrus.

À plusieurs reprises, des photos jugées plutôt intimes de Miley circulent sur Internet : des photos en bikini, en lingerie et certaines où la jeune chanteuse apparaît le ventre dénudé, en tirant sur son t-shirt, et une où elle apparaît sous la douche vêtue d'un simple chandail blanc mouillé. La société Disney, à qui Miley est associée, n'a toujours pas réagi à ces photos. En juillet 2008, des photos sont publiées avec Thomas Sturges, les deux adolescents étant en train de s'embrasser. Miley n'a évoqué l'affaire que dans quelques lignes du numéro de septembre 2008 du magazine américain Seventeen, où elle explique que les scandales entourant ces photos l'aident à mûrir et à s'affirmer, et qu'elle est très fâchée contre les personnes qui ont mis la main sur ces photos et les ont publiées sur le web.

En avril 2013, elle apparaît dénudée et dans un style punk en couverture de V Magazine. En septembre 2013, elle apparaît dénudée en couverture du magazine Rolling Stone du mois suivant. En octobre 2013, elle pose pour le photographe Terry Richardson avec comme tenue un body-string échancré rouge.

En 2007, elle gagne 18 millions de dollars. En 2008, Cyrus gagne 25 millions de dollars, et est classée 35^e sur la liste des 100 célébrités du magazine Forbes. En 2009, elle gagne 25 millions de dollars et Forbes le classe 29^e sur cette même liste. En 2010, Cyrus est classée 13^e sur la liste de Forbes, et gagne 48 millions de dollars de juin 2009 à juin 2010. Pour Hannah Montana, Miley est payée 15 000 $ par épisode, faisant d'elle la troisième adolescente la mieux payée de la télévision. À 17 ans, elle est classée 19^e des artistes féminines les plus riches de tous les temps, ayant gagné 100 millions de dollars en cinq ans, ce qui fait d'elle la plus jeune du classement. Entre juin 2010 et juin 2011, elle gagne 54 millions de dollars. En 2011, elle arrive en tête du top 10 des adolescents les plus riches du monde avec 120 millions de dollars. La même année, elle a une fortune estimée à 150 millions de dollars. En novembre 2013, elle est finaliste pour le titre de « personnalité de l'année », et atteint la troisième place avec 16,3 % des votes. En 2014, elle atteint la première place par le magazine américain Parade de son classement annuel des salaires des célébrités, devant Sandra Bullock, Justin Timberlake ou encore Beyoncé, ayant gagné plus de 76,5 millions de dollars en 2013 et aurait une fortune d'environ 150 millions de dollars. La même année, elle arrive 17^e du classement Forbes des célébrités les plus influentes du monde.

En août 2014, lors des MTV Video Music Awards 2014, elle remporte le prix du « clip de l'année » pour Wrecking Ball. Pour récupérer son prix, elle est accompagnée d'un sans-abri, qui prononce un discours en faveur du 1,6 million d'enfants et adolescents fugueurs et sans-abri aux États-Unis. En octobre 2014, elle devient la nouvelle porte-parole de la marque de cosmétique MAC pour l'année 2015. La chanteuse explique participer à cette campagne uniquement pour la cause humanitaire à laquelle cette ligne de maquillage est associée ; l’intégralité des fonds récoltés aideront à la recherche contre le VIH.

Lors des MTV Video Music Awards 2013, en août, Miley choque le monde avec une prestation jugée vulgaire. Habillée d'un bikini en latex moulant, elle se montre dans des poses sexuellement explicites avec le chanteur Robin Thicke devant un public consterné. Un article publié dans The Hollywood Reporter décrit la prestation comme « grossière », tandis que la BBC explique qu'elle vole la vedette avec une « prestation torride. » Cette prestation devient le sujet le plus tweeté de l'histoire de Twitter en entraînant 360 000 tweets par minute, battant le précédent record détenu par Beyoncé pour sa prestation lors de la mi-temps du Super Bowl XLVII six mois plus tôt. Certaines critiques lui reprochent également de s'approprier la musique noire et de se servir de ses danseuses noires comme d'accessoires. Réagissant à la controverse, Cyrus déclare à propos de ces critiques : « Ils y pensent trop. Vous y pensez plus maintenant que moi-même au moment où je le faisais. En fait, moi je n’y pensais même pas parce que c’est juste ce que je suis. »

Lors des World Music Awards 2014, le 27 mai 2014, Miley fait sensation aux côtés de Stromae, autre artiste phare de la cérémonie. Dans une robe sobre et fleurie signée Giambattista Valli, la chanteuse américaine a cette fois chanté quelques-uns de ses morceaux sans faire de provocation. Elle interprète notamment Wrecking Ball, grâce auquel elle obtient le prix du meilleur clip, en plus de celui de meilleure chanteuse de l'année, reçu des mains de son ami, le comédien Kellan Lutz.

Dans son enfance, elle a eu une relation amoureuse de deux ans avec l'acteur américain Tyler Posey, rencontré en 2000 sur le plateau de tournage de la série Doc, dans laquelle jouait son père Billy. En 2008, lors d'une interview avec le magazine américain Seventeen, Miley révèle qu'elle a été en couple de juin 2006 à décembre 2007 avec Nick Jonas, membre du groupe Jonas Brothers. De septembre 2008 à mai 2009, elle était avec le mannequin Justin Gaston.

En juin 2009, elle commence à fréquenter l'acteur australien Liam Hemsworth, qu'elle a rencontré sur le tournage de La Dernière Chanson. Ils se séparent brièvement en août 2010. Après une deuxième rupture en novembre 2010, ils se remettent ensemble en mars 2011. Le 6 juin 2012, elle annonce leurs fiançailles. En septembre 2013, Miley et Liam mettent fin à leur relation après quatre ans de vie commune.

De novembre 2014 à avril 2015, elle entretient une relation avec Patrick Schwarzenegger.

En mai 2015, elle déclare que toutes ses relations n'ont pas toutes été hétérosexuelles. À propos de sa sexualité, elle ajoute : « Je ne veux pas m'affubler d'une étiquette ! Je suis prête à aimer n'importe qui, qui m'aimera pour qui je suis ! Je suis ouverte. » Elle déclare quelques mois plus tard qu'elle s'identifie comme pansexuelle et de genre fluide.

Elle est végétalienne.

De juillet à août 2015, elle fréquente brièvement la mannequin britannique Stella Maxwell.

En janvier 2016, il est confirmé que Miley et Liam Hemsworth sont à nouveau ensemble, depuis novembre 2015. En octobre 2016, elle confirme qu'ils sont à nouveau fiancés. En novembre 2018, ils voient leur maison, à Malibu, victime de l'important incendie ravageant une partie de la Californie. Peu de temps après, le couple se marie le 23 décembre 2018. En août 2019, le couple annonce officiellement leur séparation après huit mois de mariage. En janvier 2023, elle sort la chanson Flowers, dont plusieurs éléments suggèrent qu'elle fait référence à cette relation (sortie le jour de l'anniversaire de son ex-époux ; paroles faisant allusion à leur maison qui a brulé ; paraphrase de la chanson When I Was Your Man de Bruno Mars sortie en 2012 et que lui aurait dédicacé son ex-époux pendant leur mariage).

D'août à septembre 2019, elle a une relation avec la blogueuse Kaitlynn Carter, l'épouse séparée de Brody Jenner. En octobre 2019, elle se met en couple avec le chanteur australien Cody Simpson, son ami de longue date. Ils se séparent après 10 mois de relation le 14 août 2020.

Depuis 2021, elle est en couple avec Maxx Morando, le batteur du groupe de rock Liily.