1971 yılında İstanbul Devlet Güzel Sanatlar Akademisi Yüksek Resim Bölümü’nü bitirdi. 1967’den itibaren yurt dışında ve müzelerde inceleme ve çalışmalar yaptı. Bunlardan en önemlileri 1970’de Paris Louvre Müzesinde Ingres’den yaptığı “The Turkish Bath” ve 1971’de Andrea Mantegna’dan yaptığı “Carvary” kopyalarıdır. 1973’de Avusturya Hükümet bursuyla Salzburg yaz akademisine gitti. 1987’de Hasan Yelmen’le birlikte Derimod Kültür Merkezi’ni kurdu ve birçok serginin tasarımını üstlendi.  Plastik sanatlar adına o günlerde Türkiye için çok önemli çalışmalar yapıldı. İlk kez sanatçıların sergileriyle birlikte kitap ve kataloglarını hazırladı. Retrospektif  sergiler düzenledi.
Onat öğretim görevlisi olduğu Marmara Üniversitesi’nden, 1983 yılında “Sanatta Yeterlik” aldı. 1990’da doçent, 2000’de profesör oldu. Halen aynı üniversitede öğretim üyesi olarak çalışmaktadır.
1970’lerde figüratif çalışmalar üretmiştir. O yıllarda ülkenin yaşadığı sosyal olaylar resimlerinde anlatımın da ağırlık kazanmasına neden olmuştur. 1980’lerin başlarında “Kadın” konusunun işlendiği yapıtları daha sonraki biçimsel çalışmalarının habercisi niteliğindedir. İlk kez kullanılan şekilli tuvaller, soyutlanmış biçimlerin tekrarı ve tekrardan doğan ritim. Bu yıllarda resimlerindeki değişim hızla artarken mekan sorunu da azalma, yalınlaştırma ve nostaljiden sıyrılma eylemlerini birlikte getirmiştir. Bu tarihlerde yaptığı mekanda köşeyi kaplayan “Galaksi” adlı yapıtı (1988, Derimod Kültür Merkezi) ilk kez tuvalin yerde de duvarla birlikte düzenlenebileceğini gösterdi ve çok ilgi çekti. Daha sonra yerde ve duvarda sergilediği kalın tuvalleri (Nesne Tuvaller, Büyük Sergi, İRHM ve ARHM 1990) ile resmin mekanla birlikte düşünülebileceğini gündeme getirdi. Tülin Onat’ın  duvar yalnızca taşıyıcı eleman değil resmin bir parçasıdır söylemi tüm sergilerinde kendini açıkça dile getirir.
Yurt içinde ve yurt dışında, pek çok grup ve karma sergiye katılmıştır. Resimleri özel koleksiyonlarda ve müzelerde yer almaktadır.
Resimlerinde önem verdiği derinlik, rengin etkisi ile yaratılan, 3. boyut, dokunma arzusu uyandıran, kabarık doku son resimlerinde iyice abartılmıştır. Tuvallerindeki soyut boyut, keserek delerek çıkartarak somuta geçmiş ve gerçek 3. boyut yaratılmıştır. Böylece kesik tuvaller ortaya çıkmıştır.
Tülin Onat 200’ün üzerinde karma ve grup sergisine katılmıştır.