Cyd Charisse, eredeti nevén Tula Elice Fiklea, 6 évesen kezdett el táncleckéket venni azért, hogy felépüljön gyermekkori paralíziséből. Később balettet tanult Los Angelesben, majd 14 éves korától a (Gyagilev-féle Orosz Balett utódjaként működő) Ballet Russe de Monte Carlo táncosa lett „Felia Siderova", később „Maria Istomina" néven. 1939-ben Párizsban feleségül ment Nico Charisse táncoshoz. A II. világháború alatt visszatért Los Angelesbe, ahol 1943-ban megkapta első táncos filmszerepét egy musicalben, melynek köszönhetően később a Metro-Goldwyn-Mayer állandó balett-táncosa lett. A negyvenes évek végétől kezdődően Cyd Charisse egyszerű táncosból az MGM egyik legnépszerűbb sztárjává nőtte ki magát. A filmvásznon Fred Astaire és Gene Kelly partnereként vált ismert színésznővé. Ezután olyan filmszerepek következtek, mint Judy Garlanddal The Harvey girls (1946), a Words and music (1948), az East side West side (1949). 1952-ben Gene Kelly „hosszúlábú" partnereként táncolta el a Broadway Melody-t az Ének az esőben (Singin' in the rain) című film fináléjában. 1953-ban A zenevonatban (The band wagon) a film női főszerepét kapta meg Fred Astaire oldalán, ahol együtt táncolták a jól ismert Tánc a sötétben-t (Dancing in the dark). Az 50-es évek végén a hollywoodi musicalek hanyatlásakor visszavonult a tánctól, de továbbra is szerepelt különböző filmekben, és ismert volt mint televíziós személyiség is. Pályafutása alatt jelölték Golden Globe- és Emmy-díjra is, 2000-ben Nizsinszkij-díjjal tüntették ki. 2006-ban az amerikai elnöktől vehette át a National Medal of Arts magasrangú kitüntetését. 2008. június 16-án, 86 éves korában hunyt el Los Angelesben.