Talia Balsam è apparsa in numerosi film, tra cui Tutti gli uomini del re con Sean Penn, diretto da Steve Zaillian, Innamorarsi a Manhattan, una produzione New Regency/Fox, e la serie indipendente Line of Fire. Tra gli altri film a cui ha partecipato: Emmett's Mark, con Tim Roth e Gabriel Byrne, presentato al primo Tribeca Film Festival; Il pomo di Adamo, con Patrick Dempsey; L'originale; Valerie Flake; Cold Blooded; Camp Stories; Mass Appeal e l'horror di culto Crawlspace/Striscia ragazza striscia, al fianco di Klaus Kinski. Talia ha inoltre recitato nel film indipendente The Cake Eaters, presentato al Tribeca Film Festival del 2007. Per la televisione appare in Mad Men della AMC, ha un ruolo ricorrente in Senza traccia della CBS ed ha fatto parte per una stagione del cast di K Street della HBO, prodotto da Steven Soderbergh. È apparsa nell'episodio pilota di Una donna alla Casa Bianca della ABC, con Geena Davis ed ha partecipato, tra le altre cose, a Law & Order - I due volti della giustizia, Law and Order: Criminal Intent, The Larry Sanders Show e Mad About You. Il suo curriculum teatrale comprende la produzione di Broadway di Jake's Women di Neil Simon, per cui ha vinto un Theater World Award; Psychopathia Sexualis di John Patrick Shanley; Snakebit, per la regia di Campbell Scott; Vicious (per cui ha vinto un L.A. Weekly Award); Hand to Hand, per il New York Stage and Film, e The Democracy Projects, per la compagnia Naked Angels.