Tyrone Fettson est né à Greenville, Mississippi, de Willie Branch et Ora Lee Jones. Certaines sources donnent sa date de naissance comme étant le 4 mai 1938, mais les chercheurs Bob Eagle et Eric LeBlanc affirment que son avis de décès donne la date d’octobre 1937.
Il déménage avec son père à Saginaw, dans le Michigan, avant de s’installer à Chicago en 1959. Travaillant comme valet/chauffeur pour le chanteur de blues Freddie King, il a commencé à chanter dans les clubs locaux où il a été découvert par l’exécutif du disque/musicien Harold Burrage. Ses premiers enregistrements pour de petites maisons de disques de la ville, sous le nom de « Tyrone the Wonder Boy », ne sont pas enregistrés. Le producteur de disques à succès de Chicago Carl Davis l’a signé en 1968 sur un nouveau label, Dakar Records, qu’il lançait dans le cadre d’un accord de distribution avec Atlantic, et a suggéré que Tyrone change de nom, ce qu’il a fait en empruntant le nom de famille de Carl.
Sa première sortie, « A Woman Needs To Be Loved » a été retournée lorsque la face B a commencé à attirer l’attention de la radio. La chanson, « Can I Change My Mind », présentait un changement de style vocal pour Davis avec une approche et un ton plus doux et plus implorant. Le disque a grimpé en flèche dans les classements et a passé trois semaines en tête du Billboard R&B chart tout en grimpant à la cinquième place du Hot 100. Il s’est vendu à plus d’un million d’exemplaires et a été reconnu disque d’or. Son plus grand succès est survenu au début de 1970 lorsque « Turn Back The Hands Of Time » a également atteint la première place du classement R&B et est monté jusqu’à la troisième place du classement pop Hot 100. Écrit par Jack Daniels et Bonnie Thompson, ce disque s’est également vendu à plus d’un million d’exemplaires et a reçu un disque d’or décerné par la Recording Industry Association of America en mai 1970.
Davis a sorti environ 25 singles au cours de ses sept années avec Dakar, la plupart étant de gros vendeurs de R&B produits par Willie Henderson. Il est finalement revenu au sommet de la hiérarchie avec « Turning Point » en 1975. Peu de temps après, Davis est passé au grand label Columbia et a enregistré sept albums au cours des cinq années suivantes avec le producteur Leo Graham et l’arrangeur James Mack qui avait collaboré avec lui pour « Turning Point ». Parmi les grands succès de Columbia figurent « Give It Up » (numéro 2), « This I Swear » (numéro 6) et « In The Mood » (numéro 6, 1979). Surnommé le « roi de la soul romantique de Chicago » par MTV, la vulnérabilité et la classe perçues de Davis l’ont fait aimer des fans de soul féminins tout au long des années 1970.
1982 apporte un changement de label pour le nouvel indépendant, Highrise et un autre grand succès, « Are You Serious » (numéro 3 R&B, numéro 57 pop), à nouveau produit par Leo Graham, et écrit par L. V. Johnson. Lorsque Highrise a fermé l’année suivante, Davis est passé à un petit label de Los Angeles, Ocean Front, qui manquait de muscle promotionnel pour soutenir l’une de ses meilleures performances, « Let Me Be Your Pacifier ». En 1991, Davis passe au label d’Atlanta, Ichiban Records, et enregistre trois albums dont la chanson « Mom’s Apple Pie ». En 1994, Davis est passé chez Bellmark/Life Records pour un album. Les jours de Davis en tant qu’acteur majeur des charts sont terminés, mais il continue à être une attraction populaire sur scène et signe finalement en 1996 avec Malaco Records, le label de blues basé dans le sud du pays qui l’enregistre sur un certain nombre d’albums. Il a également participé à une émission spéciale de PBS sur la musique soul des années 1970 en 2004, en chantant « Turn Back The Hands Of Time ».
Un accident vasculaire cérébral en septembre 2004 a mis fin à sa carrière et, suite à des complications, il est décédé dans un hôpital de Chicago le 9 février 2005, à l’âge de 66 ans.