Entre sus trabajos más conocidos se encuentra la película de terror El exorcista (1973).
Burstyn debutó como actriz en Broadway en 1957 y se formó junto a Lee Strasberg en el Actors Studio.
En 1975 ganó un Premio Tony a la mejor actriz por Same Time, Next Year.
Recibió otra nominación por su papel como Sara Goldfarb en Requiem for a Dream en 2000.
Ese mismo año se casó con Paul Roberts, y ambos adoptaron un niño en 1962 (Jefferson), divorciándose en 1963.