Con il connazionale Kalle Palander in campo maschile, Tanja Poutiainen è stata la prima campionessa finlandese ad affermarsi nello sci alpino. Prima di loro la Finlandia, nazione con grandissima tradizione negli sport invernali, non aveva mai ottenuto risultati di rilievo in questa disciplina.
Ai Mondiali di Sankt Anton am Arlberg 2001 si piazzò 13ª nello slalom gigante e non completò lo slalom speciale; il 30 novembre dello stesso anno ottenne a Levi in slalom speciale la sua ultima vittoria, nonché ultimo podio, in Coppa Europa e il 9 dicembre successivo colse a Sestriere in slalom speciale il suo primo podio in Coppa del Mondo (2ª). Ai XIX Giochi olimpici invernali di Salt Lake City 2002 si classificò 11ª nello slalom gigante e non completò lo slalom speciale, mentre l'anno dopo ai Mondiali di Sankt Moritz 2003 si piazzò 23ª nello slalom gigante e 10ª nello slalom speciale.
Il 28 febbraio 2004 conquistò a Levi in slalom speciale la sua prima vittoria in Coppa del Mondo e ai successivi Mondiali di Bormio/Santa Caterina Valfurva 2005 vinse la medaglia d'argento sia nello slalom gigante sia nello slalom speciale: furono le prime due medaglie mai vinte da una finlandese ai Campionati mondiali. In quella stessa stagione 2004-2005 in Coppa del Mondo si aggiudicò due Coppe di specialità, quella di slalom gigante (con 51 punti di vantaggio sulla seconda classificata, la svedeseAnja Pärson) e quella di slalom speciale (con 170 punti di vantaggio sulla croataJanica Kostelić).
Ai Mondiali di Val-d'Isère 2009 vinse la medaglia di bronzo sia nello slalom gigante sia nello slalom speciale; il mese successivo durante le finali della Coppa del Mondo 2008-2009 riuscì a vincere la sua seconda Coppa del Mondo di slalom gigante, superando all'ultima gara l'austriacaKathrin Zettel, fino a quel momento in testa alla classifica, di 7 punti.
Stagioni 2010-2014
Ai XXI Giochi olimpici invernali di Vancouver 2010 si classificò 13ª nello slalom gigante e 6ª nello slalom speciale. L'11 gennaio 2011 conquistò a Flachau in slalom speciale la sua ultima vittoria in Coppa del Mondo e un mese dopo, ai Mondiali di Garmisch-Partenkirchen 2011, si piazzò 13ª nello slalom gigante e 6ª nello slalom speciale. Il 15 gennaio 2013 colse a Flachau in slalom speciale il suo ultimo podio in Coppa del Mondo (3ª) e ai successivi Mondiali di Schladming 2013, suo congedo iridato, si piazzò 15ª nello slalom gigante e 4ª nello slalom speciale.
Ai XXII Giochi olimpici invernali di Soči 2014, sua ultima presenza olimpica, si classificò 14ª nello slalom gigante e 12ª nello slalom speciale e il 16 marzo successivo disputò la sua ultima gara in Coppa del Mondo, lo slalom gigante di Lenzerheide (20ª). Si ritirò al termine di quella stessa stagione e la sua ultima gara in carriera fu uno slalom speciale FIS disputato a Rovaniemi il 7 aprile, chiuso dalla Poutiainen al 2º posto.