Η Τατιάνα Σαμοΐλοβα, κόρη του σοβιετικού ηθοποιού Εβγκένι Σαμοΐλοφ, γεννήθηκε το 1934 στο Λένινγκραντ (τη σημερινή Αγία Πετρούπολη) και σπούδασε μπαλέτο πριν αρχίσει τη σταδιοδρομία της στο θέατρο, όπως ο πατέρας της.
Το 1957 υποδύθηκε το ρόλο της Βερόνικα στην ταινία του Μιχαήλ Καλατόζοφ «Όταν περνούν οι γερανοί», η οποία χαιρετίστηκε από τη διεθνή κριτική σε σημείο να γίνει η μοναδική ρωσική και σοβιετική ταινία που τιμήθηκε ποτέ με το Χρυσό Φοίνικα του Φεστιβάλ των Καννών (το 1958).
 

Στο θέατρο Μαγιακόφσκι
 

Μετά την επιτυχία, έγινε ηθοποιός του θιάσου του θεάτρου Μαγιακόφσκι της Μόσχας, και στη συνέχεια του θιάσου του θεάτρου Βαχτάνγκοφ. Το 1967 πραγματοποίησε επιτυχημένη περιοδεία ενσαρκώνοντας την Άννα Καρένινα, στη θεατρική μεταφορά του ομώνυμου δράματος του Λέοντος Τολστόι από τον Αλεξάντρ Ζάρχι.
 
Η Τατιάνα Σαμοΐλοβα συμμετείχε συνολικά σε περίπου είκοσι ταινίες. Σημαντική ηθοποιός του πολιτιστικού «λιώσιμου των πάγων» των ετών 1950-1960 στην ΕΣΣΔ, η Σαμοΐλοβα ήταν, το 1990, η επίτιμη προσκεκλημένη του 43ου Φεστιβάλ των Καννών.