Советская и российская актриса театра и кино, театральный режиссёр. Народная артистка СССР (1981). Член Союза писателей России.
Родилась в Ленинграде. Семья пережила эвакуацию в городе Данилов, отец прошел войну. Ещё до окончания средней школы Татьяна Доронина выдержала вступительные экзамены сразу в нескольких театральных училищах, но отсутствие аттестата заставило продолжить учёбу в школе.
В 1956 году окончила Школу-студию МХАТ (курс П. В. Массальского). Любимым педагогом Татьяны Васильевны был и остаётся Б. И. Вершилов, пробудивший в ней любовь к Михаилу Булгакову.
По окончании учёбы Татьяна Доронина по распределению оказалась вместе с мужем, Олегом Басилашвили, в Волгоградском театре; но уже в следующем году они были приняты в труппу Театра им. Ленинского комсомола в Ленинграде.
В 1959 году Георгий Товстоногов, готовясь к постановке пьесы М. Горького «Варвары», не нашёл в своей труппе оптимальной исполнительницы на роль Надежды Монаховой и пригласил в театр Татьяну Доронину - вместе с Олегом Басилашвили. После более чем успешного дебюта в «Варварах», ставших событием театральной жизни, Татьяна Доронина на протяжении ряда лет была одной из ведущих актрис Большого драматического театра им. М. Горького; среди лучших ролей, сыгранных актрисой на этой сцене, - Софья в «Горе от ума», Маша в чеховских «Трёх сестрах», Лушка в «Поднятой целине» по М. Шолохову, Надя в пьесе А. Володина «Моя старшая сестра» и Наташа в пьесе Э. Радзинского, известной под названием «Еще раз про любовь». Последние две роли Татьяна Доронина позже с таким же успехом сыграла и на экране - в фильмах Георгия Натансона «Старшая сестра» и «Ещё раз про любовь».
В 1966 году актриса покинула театр (причиной стал переезд в Москву, связанный с новым замужеством); в том же году была принята в труппу МХАТа, на сцене которого выступала до 1971 года. Театр в послевоенные годы переживал кризис, - возглавивший его осенью 1970 года Олег Ефремов столкнулся с проблемами, которые многим казались неразрешимыми, и Татьяна Доронина, сыграв заглавную роль в дебютном спектакле Ефремова «Дульсинея Тобосская», в 1971 году перешла в Театр имени В. В. Маяковского, где плодотворно сотрудничала с Андреем Гончаровым. В 1983 году, по приглашению Олега Ефремова, вернулась во МХАТ.
После драматического раскола МХАТа в 1987 году Татьяна Доронина возглавила МХАТ им. М. Горького, проведя театр через сложный период. В настоящее время является художественным руководителем и директором театра.
Татьяна Доронина написала книгу «Дневники Актрисы» (первое издание вышло в 1998 году, второе в 2005 году) о том, что значит для неё театр: «не хочется писать о настоящем, пишу о театральной юности». На экране и на сцене Татьяна Доронина создаёт образы женщин, обладающих сильной и широкой натурой. Её исполнение отличают драматизм, яркость и свежесть чувств, непосредственность, эмоциональная насыщенность, любовь к жизни.