All'interno della SAFAS, Tirelli partecipa alla realizzazione dei costumi del Gattopardo (1963) di Luchino Visconti (2.000 vestiti, 7 mesi di lavoro dell'intera sartoria) e impara il mestiere e l'arte del "realizzatore dei costumi e dell'archeologo della moda". Nel 1964, grazie al sostegno di alcuni amici, Umberto crea con due macchine da cucire, cinque sarte, una modista, una segretaria e un autista-magazziniere, la Sartoria Artigiana Tirelli, in cui oltre a realizzare costumi, recupera e conserva abiti d'epoca e accessori autentici, diventando filologo della moda, alleato e spalla dei costumisti anche nella fase dell'ideazione, istintivo segugio dell'autentico e ricercatore di materiali impossibili, tutto per dar vita a quei "figurini" disegnati sui bozzetti di scena. Dopo il primo spettacolo (una Tosca disegnata da Anna Anni e diretta da Mauro Bolognini per il Teatro dell'Opera di Roma), nel primo anno di attività la Sartoria Tirelli realizza i costumi per tre grandi spettacoli di prosa: Tre sorelle e il Il gioco delle parti disegnati da Pier Luigi Pizzi per la regia di Giorgio De Lullo; il Giardino dei ciliegi disegnati da Ferdinando Scarfiotti per la regia di Luchino Visconti. L'attività della Sartoria Tirelli si è sviluppata nei decenni principalmente in due direzioni diverse e complementari: quella tracciata dalla carriera di Pier Luigi Pizzi, e costellata di costumi per il teatro di prosa e d'opera, prevalentemente (ma non solo) all'insegna dell'invenzione e della fantasia; e quella tracciata dalla carriera di Piero Tosi, che si è dedicato di preferenza (ma non solo) al cinema, nella ricostruzione filologica. Ha collaborato alla realizzazione dei costumi di Casanova di Federico Fellini, costumista Danilo Donati il quale vinse l'Oscar per i migliori costumi nel 1973/74, di Momenti di gloria del regista Hugh Hudson, costumista Milena Canonero premio Oscar nel 1982, i costumi di Amadeus di Milos Forman, per il quale il disegnatore Teodor Pistek guadagnò un premio Oscar nel 1985, i costumi per Cyrano de Bergerac disegnati da Franca Squarciapino, premio Oscar 1991, L'età dell'innocenza che fruttò un Oscar alla costumista Gabriella Pescucci nel 1994, i costumi per Il paziente inglese, premio Oscar per la costumista Ann Roth nel 1997, La leggenda del pianista sull'oceano, David di Donatello per il costumista Maurizio Millenotti e dello stesso Passion, la passione di Cristo e N - Io e Napoleone, Ritorno a Cold Mountain disegnati da Ann Roth, i Fratelli Grimm e l'incantevole Strega di Gabriella Pescucci, Il Mestiere delle Armi costumi di Francesca Sartori, i costumi per Nuovo Mondo disegnati da Mariano Tufano, Silk costumi di Carlo Poggioli, Primo Carnera e Barbarossa costumi di Massimo Cantini Parrini, I Viceré e The Wolfman con i costumi di Milena Canonero e Marie Antoinette che fece vincere il premio Oscar alla costumista Milena Canonero nel 2007. Inoltre ha collaborato per i film Titanic premio Oscar nel 1998 per la costumista Deborah Scott, Elizabeth costumista Alex Byrne, Moulin Rouge di Baz Luhrman, La fabbrica di cioccolato di Gabriella Pescucci, The Duchess costumi di Michael O'Connor premio Oscar nel 2009, Robin Hood costumi di Janty Yates e Alice in Wonderland costumi di Coleen Atwood.
Numerosi sono i costumisti che sono cresciuti nella "Bottega Tirelli" e alcuni di loro hanno raggiunto prestigio internazionale, come Vera Marzot, Maurizio Monteverde, Maurizio Millenotti (due nomination per l'Oscar e numerosi premi italiani), Giovanna Buzzi, Alberto Verso, Carlo Diappi, Carlo Poggioli, Flora Brancatella, Alberto Spiazzi, Silvia Aymonino, Alessandro Lai, Mariano Tufano e Massimo Cantini Parrini. E numerosi sono i costumisti stranieri che hanno frequentato e tutt'ora frequentano la Tirelli Costumi, come Hugo De Ana (regista e costumista dei suoi spettacoli), Sandy Powell, Claudie Gastine, Ann Roth, Penny Rose, Yvonne Sassinot de Nesle, Francoise Tournafond, Olga Berluti, Deborah Scott, Jean Philippe Abril, Janty Yates e tanti altri. Dopo la scomparsa del suo fondatore Umberto Tirelli, continua attraverso i suoi amici-eredi la sua prestigiosa attività sotto la guida di Dino Trappetti.Più recentemente sono stati realizzati i costumi per "Il paziente inglese" premio Oscar per la costumista Ann Roth, "Titanic" premio Oscar per la costumista Deborah Scott, "Elisabetta" costumista Alex Byrne, "Il pianista sull'oceano" David di Donatello per il costumista Maurizio Millenotti, "Moulin Rouge" di Baz Luhrman, "Cold Mountain" di Ann Roth, "Van Helsing" costumista Gabriella Pescucci, "The Passion" di Mel Gibson.