Родилась в маленьком городе Радерсбург, штат Монтана, США, в семье ранчеро Дэвида Франклина Уильямса, родом из Уэльса, и его жены Деллы Маэ. Мать Мирны получила образование в Американской музыкальной консерватории в Чикаго и хорошо играла на пианино. Отец в возрасте двадцати трёх лет увлекся политикой, был одним из самых молодых членов законодательного совета штата Монтана.
Детство Мирны прошло на ранчо отца, далее её семья переехала в город Хелена неподалеку, где Мирна в возрасте двенадцати лет дебютировала на сцене театра, исполнив танец в постановке Синяя птица. После смерти отца в ноябре 1918 года Мирна с матерью и братом Дэвидом перебрались в Лос-Анджелес. К пятнадцати годам Мирна начала появляться в небольших ролях в местных театральных постановках.
Первая значительная популярность пришла к актрисе в 1934 году после двух важных в её карьере картин: фильма «Манхеттенская мелодрама» с Кларком Гейблом и Уильямом Пауэллом — истории о двух друзьях детства, которые, повзрослев, оказались по разные стороны закона и стали соперниками в борьбе за любовь героини Мирны, — и детективной комедии «Тонкий человек» по роману Дашиэлла Хаммета, где её партнером вновь оказался Пауэлл. Роль Норы Чарльз, супруги отошедшего от дел детектива Ника Чарльза, стала поворотной в карьере актрисы — зрители с восторгом приняли этот остроумный и лёгкий фильм и полюбили его главных героев.