Tatyana Dogileva nació en el pueblo de Novo-Mijáilovskoye, distrito de Ruzski, óblast de Moscú, RSFSR, URSS. Los padres de Tatyana Dogileva, Anatoli Mijáilovich y Anna Afanásievna, eran trabajadores de una fábrica de harina; su hermano mayor, Vladímir (cinco años mayor, fallecido a mediados de los años noventa), era discapacitado desde la infancia. Estudió en la escuela de la Academia de Ciencias Pedagógicas; a los catorce años fue admitida en el estudio de jóvenes actores de la Televisión Central; en 1974 ingresó en el GITIS, donde se graduó en 1978 (curso de V. P. Ostalski). Estudió en el mismo curso que Víktor Sujorúkov y Yuri Stoyánov, con quien tuvo un romance durante un tiempo. Entre 1978 y 1985 fue actriz del Teatro de la Juventud Leninista de Moscú. Desde 1985 fue actriz del Teatro Dramático Yermólova de Moscú. En agosto de 2012 abandonó el Teatro Yermólova por voluntad propia, ya que llevaba unos 20 años sin subir al escenario.

En 1998 debutó como directora con la obra «Luz de luna, luna de miel». De septiembre de 2006 a junio de 2007 trabajó como presentadora de televisión del talk show psicológico diurno «Dos verdades» en NTV. Vive en el callejón Tréjprudni, en la zona de los Estanques del Patriarca. Su primer marido (1978, durante tres meses), Aleksandr, con quien se casó mientras estudiaba en el instituto y a quien conoció durante el rodaje de la película «La pasajera sin billete», en la que él trabajaba como iluminador. Su segundo marido, Mijaíl Mishin, era satírico; el matrimonio duró de 1990 a 2008. Su hija, Yekaterina Mijáilovna Dogileva (nacida el 30 de diciembre de 1994), es actriz. Vive y trabaja en Estados Unidos. Se graduó en los cursos de actuación de Cambridge y en la Academia Americana de Arte Dramático.