Родилась и выросла в Ленинграде в многодетной семье профессора физики, сына известного русского писателя А. Н.Толстого.
Окончила отделение классической филологии Ленинградского университета.
Выйдя замуж за москвича, переехала в Москву, работала корректором. Первый рассказ Т. Толстой "На золотом крыльце сидели..." был опубликован в журнале "Аврора" в 1983. С того времени вышло в свет 19 рассказов, новелла "Сюжет". Тринадцать из них составили сборник рассказов "На золотом крыльце сидели..." (Факир", "Круг", "Потере", "Милая Шура", "Река Оккервиль" и др.). В 1988 - "Сомнамбула в тумане".
Толстую относят к "новой волне" в литературе, называют одним из ярких имен "артистической прозы", уходящей своими корнями к "игровой прозе" Булгакова, Олеши, принесшей с собой пародию, шутовство, праздник, эксцентричность авторского "я".
О себе говорит: "Мне интересны люди "с отшиба", т. е. к которым мы, как правило, глухи, кого мы воспринимаем как нелепых, не в силах расслышать их речей, не в силах разглядеть их боли. Они уходят из жизни, мало что поняв, часто недополучив чего-то важного, и уходя, недоумевают как дети: праздник окончен, а где же подарки? А подарком и была жизнь, да и сами они были подарком, но никто им этого не объяснил".
В последние годы Татьяна Толстая живет и работает в Принстоне (США), преподает русскую литературу в университетах.