Татьяна Доронина родилась 12 сентября 1933 года в Ленинграде в семье крестьян, они жили в коммунальной квартире вместе с пятью другими семьями. Мать не работала, а отец до войны был поваром в санатории.

Творческая биография актрисы началась в 1949 году – восьмиклассницей она втайне от родителей поехала в Москву поступать в Школу-студию МХАТ. Ее уже собирались зачислить, но, выяснив реальный возраст, отправили доучиваться. В 1952 году Татьяна получила аттестат и прошла прослушивание во все театральные училища столицы, но выбрала Школу-студию МХАТ.

Среди лучших ее работ — главные роли в спектаклях «Варвары», «Моя старшая сестра», «Горе от ума», «Поднятая целина» в Большом драматическом театре. В 1966 году Доронина попала в труппу МХАТ им. М. Горького, а в 1987 году возглавила театр и была художественным руководителем до конца 2018 года. Сейчас артистка занимает пост президента театра — эту должность специально создало для нее Министерство культуры.

Для Дорониной театр всегда стоял на первом месте, однако на счету актрисы более десятка киноролей, в том числе в картинах «Старшая сестра», «Три тополя на Плющихе», «Еще раз про любовь» и других, ставших классикой советского кино.