Nach einigen prägenden Filmen wurde Ellen Burstyn mit ihrem sanften Gesicht, der sanften Stimme und dem zur Fülligkeit neigenden Körper in Arbeiten des New Hollywood als mütterlicher Typ in Melodramen und Komödien eingesetzt. Dabei hatte die 1932 geborene Burstyn (eig. Edna Gillooley) als Model und Tänzerin angefangen und wurde als das so genannte "Glee Girl" in der TV-Show von Jackie Gleason (1956/57) populär. Sie arbeitete am Broadway und kam 1964 nach einer Schauspielausbildung zum Film, wo sie 1971 in "Die letzte Vorstellung" von Peter Bogdanovich die Lehrerin Lois spielte und 1973 die Mutter von Linda Blair in dem Horror-Thriller "Der Exorzist". Der frühe Höhepunkt ihrer Karriere war der "Oscar" als beste Hauptdarstellerin, den sie für ihre Kellnerin in Martin Scorseses "Alice lebt hier nicht mehr" bekam, die in den Rancher Kris Kristofferson verliebt ist. Burstyn spielte Sir John Gielguds Tochter in "Providence", kehrte in die USA zurück und wurde 1978 für den "Oscar" nominiert: für ihre Rolle der sich über drei Jahrzehnte in "Nächstes Jahr, selbe Zeit" mit ihrem Geliebten Alan Alda treffende Frau. Danach spielte sie weitgehend Mütter und Witwen, so Meg Ryans Mutter in "When a Man Loves a Woman", Winona Ryders Oma in "Ein amerikanischer Quilt" oder eine der Witwen in "Die sieben besten Jahre".
Burstyn ist aktiv als Schauspiellehrerin, war 1982 bis1985 Präsidentin der Actors' Equity Association und nach dem Tod von Lee Strasberg von 1982 bis 1988 zusammen mit Al Pacino künstlerische Leiterin des Actor's Studio.
2000 besann sie sich wieder auf ihre Schauspielkarriere und erhielt für die Rolle der alternde Hausfrau Sara Goldfarb, die in "Requiem for a Dream" in der Scheinwelt einer Fernsehshow versinkt, eine Oskar-Nominierung. Es folgte die leichte und warmherzige Südstaaten-Geschichte "Die göttlichen Geheimnisse der Ya-Ya Schwestern". Burstyn spielte die Mutter Vivien Walker, die im Konflikt mit ihrer Tochter eine Freundin zu Hilfe ruft. Als Schwester Summersisle wird sie auf Edward Malus (Nicolas Cage) aufmerksam, der in "Wicker Man" der verschwundenen Tochter seiner Ex-Verlobten nachforscht und dabei auf eine geheimnisvolle Sekte stößt.
Für ihr filmisches Schaffen wurde sie 2001 mit dem Career Achievement Award ausgezeichnet. Ellen Burstyn war dreimal verheiratet. Mit ihrem letzten Ehemann Neil Burnstyn, der 1978 verstarb, hat sie einen gemeinsamen Sohn.