Nacque a San Pietroburgo nel 1989 affetta da spina bifida, una malattia congenita che le impedì di camminare sin dalla tenera età. La madre naturale la abbandonò in un orfanotrofio, il quale non poteva permettersi l'acquisto di una sedia a rotelle per la bambina, così per i primi sei anni della sua vita Tatyana dovette camminare utilizzando le mani. Durante la sua permanenza nell'orfanotrofio incontrò Deborah McFadden, la quale si trovava in Russia in qualità di commissario per il Dipartimento della Salute degli Stati Uniti d'America. Decise così di adottare Tatyana e portarla a vivere a Baltimora, negli Stati Uniti.[2]
A soli 15 anni prese parte ai Giochi paralimpici di Atene 2004, dove conquistò due medaglie: quella d'argento nei 100 metri e quella di bronzo nei 200 metri. Risale invece al 2006 la sua prima esperienza ad un campionato mondiale: quell'anno partecipò ai mondiali di Assen portando a casa la medaglia d'oro nei 100 metri e quella d'argento nei 200 e nei 400 metri.
Il 2008 fu l'anno della seconda esperienza paralimpica di Tatyana. A Pechino arricchì il suo medagliere con tre medaglie d'argento (200, 400 e 800 metri) e una di bronzo (staffetta 4×100 metri).
Dal 2011 iniziò a raccogliere numerose medaglie d'oro mondiali e paralimpiche: ai mondiali di Christchurch ne vinse quattro, ai quali si aggiunse l'argento nella staffetta 4×400 metri; alle Paralimpiadi di Londra 2012 vinse tre medaglie d'oro e una di bronzo, ma il suo più grande successo risale al 2013, quando ai campionati del mondo di atletica leggera paralimpica riuscì ad aggiudicarsi sei titoli mondiali: fu la prima atleta in assoluto a riuscire a vincere tutte le gare di corsa (dai 100 metri ai 5000 metri) durante un campionato mondiale. Sempre nel 2013 riuscì in un'altra grande impresa: la vittoria delle quattro maratone maggiori nello stesso anno (Boston, Chicago, Londra e New York).
Nel 2014 arrivarono altre tre vittorie in altrettante maratone: New York, Londra e Boston.