После школы поступила в Московский авиационный институт, но, проучившись там один семестр, бросила его. В 1943 году поступила во ВГИК в режиссёрскую мастерскую Всеволода Пудовкина, однако тот отказался от курса, и он был объединён с актёрской мастерской Сергея Герасимова и Тамары Макаровой, став первой объединённой мастерской.

По окончании испытательного семестра педагоги собирались её отчислить, решив, что жизненного опыта 19-летней девушки недостаточно, однако Татьяна смогла их переубедить, показав свои учебные работы. Танец Кармен из её курсовой работы впоследствии вошёл в фильм «Молодая гвардия» как танец Любки; сама Лиознова принимала участие в постановке в качестве помощника режиссёра.

В 1949 году по окончании института её распределили на Киностудию имени М. Горького, но тут же уволили, поскольку наступил период малокартинья, и несколько лет она вместе с матерью кроила и шила одежду.
«Это отношения с матерью мои. Тяга её к отцу и то, как они друг друга любят. Там есть два куска, где они вместе хохочут — я это очень дорого ценю, что я это придумала, что они захохотали тут. Радостно оба хохотали — это, наверное, то, чего мне не хватало в жизни. Я была лишена общения в семье: мужчин всех поубивали, остались одни бабы».

Татьяна Лиознова скончалась 29 сентября 2011 года в Москве на 88-м году жизни после продолжительной болезни.

Фильмы:
Три тополя на Плющихе, Семнадцать мгновений весны, Мы, нижеподписавшиеся, Карнавал и др.