Die Tochter des aus Russland eingewanderten Konzertpianisten Siegfried Mira und einer Hamburgerin wuchs in Düsseldorf auf und begann im Alter von acht Jahren eine Gesangs- und Ballettausbildung. Mit 16 debütierte die Künstlerin als Sängerin in einer Aufführung von Franz Léhars Operette "Giuditta". Bereits Ende der 20er Jahre erhielt sie ihr erstes Engagement in Köln (u.a. als Esmeralda in Smetanas "Die verkaufte Braut"). 1930 wurde sie als Soubrette am Stadttheater in Bremerhaven, später Kiel (1941) engagiert. Nach dem Krieg wurde Berlin ihre neue künstlerische Heimat. Walter Felsenstein verpflichtete sie an der Komischen Oper in Berlin (Operetten "Pariser Leben" und "Die Fledermaus"). Und hier in Berlin gehörte Brigitte Mira den beiden berühmtesten Kabarett-Ensembles an: Willi Schaeffers "Kabarett der Komiker" (KaDeKo) und die "Insulaner". Weitere Bühnengastspiele u.a. am Schauspielhaus Bochum, den Hamburger Kammerspielen und am Rheinischen Landestheater Neuss.
Eine unbedeutende Rolle als Dirne in der "Berliner Ballade" (1948) markiert ihr Spielfilmdebüt. Erfahrungen vor der Kamera sammelte sie aber schon 1943 unter Regisseu Eugen York für die propagandistische Kurzfilmserie "Liese und Miese". In den 50er Jahren dann Nebenrollen im musikalischen Unterhaltungsfilm, mehrmals an der Seite von Peter Alexander sowie Vico Torriani und Harald Juhnke. Für ihren filmischen Durchbruch aber ist Rainer Werner Fassbinder verantwortlich, von dem Brigitte Mira dankbar bis auf den Tag immer wieder schwärmte. Der geniale Workaholic besetzte sie 1972 für die Malocher-TV-Serie "Acht Stunden sind kein Tag" (in den Hauptrollen mit Gottfried John und Hanna Schygulla). Bereits 1973 spielte Brigitte Mira die Hauptrolle in dem Faßbinder-Film "Angst essen Seele auf". Für die Rolle der Putzfrau Emmi, die eine Beziehung mit einem marokkanischen Gastarbeiter eingeht, wurde sie 1974 mit dem Bundesfilmpreis ("Filmband in Gold") ausgezeichnet. Es folgten weitere Rollen in Fassbinder-Filmen: "Faustrecht der Freiheit" (1974), "Mutter Küsters' Fahrt zum Himmel" (1975), "Satansbraten" (1976), "Chinesisches Roulette" (1976), "Berlin Alexanderplatz" (1980), "Lili Marleen" (1980).
Fassbinders plötzlicher Tod am 10. Juni 1982 schien zunächst auch die Karriere von Brigitte Mira zu gefährden. Doch sie fand neue und interessante Aufgaben beim Fernsehen. Beim Fernsehpublikum populär wurde sie insbesondere als "Urberliner" Original in der Serie "Drei Damen vom Grill" (1977). Sechs Jahre zuvor stand sie für 26 Folgen der Familienserie "Drüben bei Lehmanns" vor der Kamera.
Brigitte Mira war in erster Ehe mit dem Schauspieler Peter Schütte, in zweiter mit dem Kapellmeister Paul Cornelius verheiratet. Aus ihrer dritten Ehe mit dem Fotoreporter Reinhold Tabbert stammen ihre beiden Söhne Thomas und Robert. Nach einer vierten, ebenfalls geschiedenen Ehe mit einem Ingenieur heiratete sie 1974 in fünfter Ehe ihren langjährigen Freund, den italo-amerikanischen Regisseur Frank Guerente, mit dem sie bis zu seinem Tod 1983 verbunden war.
Weitere Filme: "Und Abends in die Scala" (1958), "Wehe, wenn sie losgelassen" (1958), "Der Held von Santa Clara" (1958), "So ein Millionär hat's schwer" (1958), "Du bist wunderbar" (1959), "Im Namen einer Mutter" (1960), "Ich kann nicht länger schweigen" (1962), "Bubusch" (1962), "So toll wie anno dazumal" (1962), "Wie lernt man Reisen?" (1966), "Bei Pfeiffers ist Ball" (1966), "Der Partyphotograph" (1968), neben Curt Jürgens in "Das Stundenhotel von St. Pauli" (1970), "Zwanzig Mädchen und ein Pauker: Heute steht die Penne kopf" (1971), "Zärtlichkeit der Wölfe" (1973), "Jeder für sich und Gott gegen alle" (1974), "Wie ein Vogel auf dem Draht" (1975), "Angst vor der Angst" (1975), "Jeder stirbt für sich allein" (1975, mit Hildegard Knef), "Anita Droegemoeller und die Ruhe an der Ruhr" (1976), "Die Unternehmungen des Herrn Hans" (1976) , neben Willy Millowitsch und Theo Lingen in der Komödie "Der Geheimnisträger" (1976), "Adolf und Marlene" (1977), "Die Frau gegenüber" (1978), Erich-Kästner-Verfilmung "Fabian" (1979), "Nach Mitternacht" (1981), "Primel macht ihr Haus verrückt" (1981), "Kein Reihenhaus für Robin Hood" (1981), "Ab in den Süden" (1982), "Trouble im Penthouse" (1982), "Kamikaze 1989" (1982), "Zwei Tote im Sender und Don Carlos im Pogl" (1982), "Die Murmel" (1982), "Leben im Winter" (1982), "Die wilden Fünfziger" (1983) , "Der Tod kommt durch die Tür" (1983), "Sigi, der Straßenfeger" (1984, mit Harald Juhnke), "Einmal Ku'damm und zurück" (1985), "Was zu beweisen war" (1986), "Vicky und Nicky" (1986), "Unternehmen Köpenick" (1986, Serie), "Tödliche Liebe" (1986), "Im Schatten der Angst" (1988), "Rosamunde" (1989), "Mörderische Entscheidung" (1991), "Gesucht wird Ricki Forster" (1991, Mehrteiler), "Die Spur führt ins Verderben" (1993), "Der Showmaster" (1993), "Klippen des Todes" (1993), "Cafe Scandal" (1994), "Kanzlei Bürger" (1995, Serie), "Willi und die Windzors" (1996), einmal mehr neben Harald Junke in "Ein lasterhaftes Pärchen" (2000), "Aszendent Liebe" (2001).