Nel giugno 1913 lasciò l'Italia e l'impiego nella Fabbrica Premiata Velluti, Damaschi e Seterie Domenico Raiser, per raggiungere il padre, emigrato a San Francisco, dove lavorò in una fabbrica tessile e si dedicò al teatro amatoriale, recitando anche D'Annunzio, Goldoni e Pirandello. Nel 1918 si sposò con il pittore Roubaix "Robo" de l'Abrie Richey. I due si trasferirono a Los Angeles per inseguire la carriera nell'industria del cinema. L'esordio della Modotti è nel 1920, con il film The Tiger's Coat, per il quale venne acclamata anche per il suo "fascino esotico". Grazie al marito conobbe il fotografo Edward Weston.Nel giro di un anno, la Modotti divenne la sua modella preferita e, nell'ottobre 1921, sua amante. Quello stesso anno il marito Robo rispose a questa relazione trasferendosi in Messico, seguito a breve dalla moglie che, però, giunse a Città del Messico quando egli era morto ormai da due giorni, a causa del vaiolo (9 febbraio 1922). Nel 1923, ritornò nella capitale messicana con Weston ed uno dei suoi quattro figli, lasciandosi indietro il resto della sua famiglia. Modotti e Weston entrarono rapidamente in contatto con i circoli bohèmien della capitale, ed usarono i loro contatto per creare ed espandere il loro mercato dei ritratti. Inoltre Modotti incontrò diversi esponenti radicali comunisti, tra cui i tre funzionari del Partito Comunista Messicano con cui ebbe delle relazioni sentimentali.Il 1927 è l'anno dell'iscrizione al PCM e l'inizio della fase più intensa del suo attivismo politico. In quel periodo le sue fotografie vennero pubblicate su numerosi giornali di sinistra, tra cui l'organo ufficiale del PCM, El Machete. Si pensa che Modotti sia stata introdotta alla fotografia quando era ancora in Italia, dove suo zio Pietro gestiva uno studio fotografico. Anni dopo, negli USA, suo padre aprì uno studio simile a San Francisco, accrescendo il suo interesse per questa forma d'arte. Comunque fu la sua relazione con Weston che le permise di praticare e migliorare le sue capacità, fino a divenire un'artista di fama internazionale. Il fotografo messicano Manuel Alvares Bravo suddivise la carriera di Modotti in due periodi: quello romantico e quello rivoluzionario. Il primo include il periodo trascorso con Weston come assistente in camera oscura, poi come contabile e infine come assistente creativo. Insieme aprirono uno studio di ritrattistica a Città del Messico e ricevettero l'incarico di viaggiare per il messico per fare fotografie da pubblicare nel libro Idols Behind Altars, di Anita Bremmer. In questo periodo venne scelta come "fotografa ufficiale" del movimento muralista messicano, immortalando i lavori di José Clemente Orozco e di Diego Rivera. Molte delle foto dedicate fiori sono state scattate in quel periodo. Nel dicembre del 1929 una sua mostra venne pubblicizzata come "La prima mostra fotografica rivoluzionaria in Messico": fu l'apice della sua carriera di fotografa. All'incirca un anno dopo fu costretta a lasciare la macchina fotografica dopo l'espulsione dal Messico e, a parte poche eccezioni, non scattò più fotografie nei dodici anni che le rimanevano da vivere. Esiliata dalla sua patria adottiva, per un periodo Modotti viaggiò in giro per l'Europa per poi stabilirsi a Mosca dove si unì alla polizia segreta sovietica, che la utilizzò per varie missioni in Francia ed Europa orientale (probabilmente a sostegno della Rivoluzione Mondiale che aveva in mente). Quando scoppiò la Guerra civile spagnola, nel 1936, lei e Vidali (sotto gli pseudonimi di Maria e Comandante Carlos) si unirono alle Brigate Internazionali, rimanendo nella penisola iberica fino al 1939. Lavorò con il celebre dottore canadese Norman Bethune (che inventò le unità mobili per le trasfusioni) durante la disastrosa ritirata da Malaga nel 1937. Nel 1939, dopo il collasso del movimento repubblicano, la Modotti lasciò la Spagna con Vidali per tornare in Messico sotto uno pseudonimo. Modotti morì a Città del Messico il 5 gennaio 1942, secondo alcuni in circostanze sospette. Dopo aver avuto la notizia della morte Rivera affermò che fosse stato Vidali ad aver organizzato l'omicidio. Modotti poteva "sapere troppo" delle attività di Vidali in Spagna, incluse le voci riguardanti 400 esecuzioni. Le cose in realtà andarono in ben altro modo, quella notte Tina dopo aver cenato con amici in casa dell'architetto Hannes Meyer, viene colpita da un infarto, e muore dentro un taxi che la sta riportando a casa. La sua tomba è nel grande Pantheòn de Dolores a Città del Messico. Il poeta Pablo Neruda anche indignato dalle accuse fatte a Vittorio Vidali compose il suo epitaffio in cui è indicato anche lo sciacallaggio riferibile a queste infamie, di cui una parte può essere trovato sulla sua lapide che include anche un suo ritratto in bassorilievo fatto dall'incisore Leopoldo Méndez:

A Tina Modotti sono dedicate una canzone di Massimo Bubola contenuta nell'album Diavoli e Farfalle, una composta da Cisco tratta dall'album La lunga notte, una di Tosca nell'album Sto bene al mondo e una dei Modena City Ramblers dal titolo "Mia dolce Rivoluzionaria" tratta dall'album "Dopo il lungo inverno".Negli anni novanta al Teatro “XX secolo” di Roma espone una raccolta di disegni di Silvio Benedetto su Tina Modotti, presentata da Claude Moliterni, “Sombras”.Nel 2003 il fumettista italiano Paolo Cossi pubblica un libro a fumetti interamente dedicato alla vita della fotografa friulana: trattasi infatti di Tina Modotti, edito da Biblioteca dell'immagine.Recentemente, il fumettista messicano Angel de la Calle ha dedicato a Tina Modotti il romanzo a fumetti "Modotti", edito in due volumi da 001 Edizioni.

« Ogni volta che si usano le parole "arte" o "artista" in relazione ai miei lavori fotografici, avverto una sensazione sgradevole dovuta senza dubbio al cattivo impiego che si fa di tali termini. Mi considero una fotografa, e niente altro. » Tina Modotti