Tatiana Samoïlova est née le 4 mai 1934 à Léningrad (maintenant Saint-Pétersbourg). Elle a fait ses études au GITIC (Institut national du théâtre et des arts) de Léningrad jusqu'en 1959. Elle joue au cinéma depuis 1955 et joue en même temps dans divers théâtres.
Tatiana Samoïlova est artiste du peuple depuis 1993.