Ирина Мирошниченко окончила школу-студию при МХАТе. Во время учебы снялась в картине Георгия Данелия "Я шагаю по Москве" (1963) – в роли сестры главного героя Кольки, которого играл юный Никита Михалков.
После школы-студии она сразу была принята во МХАТ, где и играет по сей день. На сцене прославленного театра Мирошниченко сыграла главные роли во всех пьесах Чехова, современных российских и зарубежных драматургов.
Первой большой ролью актрисы в кино стала разведчица Галина Ортынская в фильме Антона Тимошинина "Их знали только в лицо" (1966). После она сыграла Марию Магдалину в фильме "Андрей Рублев" Андрея Тарковского.
