1953`te Ankara Devlet Konservatuvarı tiyatro bölümünü bitirdi.Aynı yıl sahneye çıktığı Devlet Tiyatroları`nda, kısa bir ara dışında 1963`e değin oynadı.Schiller`den ``Maria Stuart`` (1953), Reşat Nuri Güntekin`den ``Tanrıdağı Ziyafeti`` (1954), Turgut Özakman`dan ``Güneşte On Kişi`` (1954), Cevat Fehmi Başkut`tan ``Harput`ta Bir Amerikalı`` (1955), Shakespeare`den ``On İkinci Gece`` (1955), Gerhart Hauptmann`dan ``Rose Bernd`` (1962) gibi oyunlarda rol aldı.Özellikle Edmund Morris`in ``Tahta Çanaklar`` (1956), Özakman`ın ``Duvarların Ötesi`` (1958) ve Tennessee Williams`ın ``Arzu Tramvayı`` `ndaki (1960) tiplemeleriyle büyük övgü topladı.
Sonraki yıllarda zaman zaman özel tiyatrolarda da çalıştı.Arena Tiyatrosu`nda oynadığı George Bernard Shaw`dan ``Sezar ve Kleopatra`` (1963) oyunuyla İlhan İskender Armağanı`nı kazandı.1970`lerin ortalarında bir kez daha Devlet Tiyatroları`na döndü.1977`de TRT`ye seslendirme yönetmeni oldu.
1970`lerde tiyatrodan koparak kendini sinema ve televizyon çalışmalarına verdi.1973`te Dinmeyen Sızı filmindeki rolüyle Antalya Altın Portakal Film Festivali`nde en iyi yardımcı erkek oyuncu ödülü`nü kazandı.Önal, bir turne için gittiği İzmir`de beyin kanamsından öldü.
Yaşamının son yıllarında yaşadığı ekonomik sıkıntı yüzünden kazandığı Altın Portakal ödülü`nü bir rehinciye bırakmak zorunda kalmış ve bir daha da geri alamamıştır.Bu olayın anısına 1999`dan beri her yıl, bir sinema emekçisine Antalya Altın Portakal Film Festivali kapsamında ``Yıldırım Önal Anı Ödülü`` verilmektedir.
Sanatçının bir filmindeki ``"Karım Stella`da beni terketti"`` replik sözleri ünlüdür.
Filmleri
- ``Hostes Hanım`` (1970)
- ``Vatan ve Namık Kemal`` (1971)
- ``Dinmeyen Sızı`` (1972)
- ``Şehvet Kurbanı`` (1972)
- ``Zavallılar`` (1974)
- ``Gülerken Ağlayanlar`` (1974)
- ``Mağlup Edilemeyenler`` (1974)
