Доронина родилась 12 сентября 1933 года в Ленинграде. После окончания Школы-студии МХАТ артистку взяли в труппу театра имени Ленинского Комсомола. В разные годы она служила в Большом драматическом театре имени Горького и Московском академическом театре имени Маяковского.
В 1987 году после разделения МХАТ СССР Доронина стала художественным руководителем и директором МХАТ имени Горького, на сцене которого блистала в спектаклях «Зойкина квартира», «Макбет», «Вишневый сад», «Лес», «Без вины виноватые», «Васса Железнова» и не только. С 2018 года актриса занимает должность президента театра.
Татьяна Доронина также известна своими ролями в фильмах «Три тополя на Плющихе», «Ещё раз про любовь», «Мачеха», «Ольга Сергеевна».