Estudió en la Weston Grammar School y en el Colegio superior de Canadá en 1876 y se licenció en derecho por la Universidad de Toronto en 1880.Se unió a la Geological Survey de Ottawa en 1881, participando o liderando numerosas exploraciones.Lideró en 1893 y 1894 expediciones a las tierras Barren del norte - la primera visita a la región Kivalliq de las tierras Barren por europeos desde las exploraciones de Samuel Hearne en los 1770s.Su hermano menor, James W. Tyrrell acompañó a Tyrrell en las expediciones, que supusieron el primer contacto con europeos de los Ihalmiut, un pueblo Inuit, ahora casi extinto.En 1894, Tyrrell encontró las anotaciones biográficas (11 tomos de cuadernos de campo, 39 periódicos, mapas y un relato) del explorador canadiense, cartógrafo y comerciante de pieles David Thompson y los publicó en 1916 con el título David Thompson's Narrative.
Cráneo del Albertosaurio descubierto por Joseph Burr Tyrrell.
