Лиознова родилась в 1924 года в семье Михаила Александровича и Иды Израилевны Лиозновых. Первым ее высшим учебным заведением был Московский авиационный институт, в котором она проучилась всего один семестр. Далее ее учеба продолжилась во ВГИКе на курсе Сергея Герасимова и Тамары Макаровой.
Первой ее работой в кино стал фильм «Память сердца», вышедший в 1958 году. Затем были «Евдокия» и «Им покоряется небо».
Но настоящая слава пришла к Лиозновой после выхода картины «Три тополя на Плющихе», в которой главные роли сыграли Олег Ефремов и Татьяна Доронина.
Репутация Лиозновой как одного из самых талантливых режиссеров своего времени еще более укрепилась после показа созданного ею
Напомним, что в мае 2009 года была выпущена цветная версия этого сериала, вызвавшая неоднозначную реакцию зрителей. В частности, организация «Коммунисты Петербурга и Ленинградской области» заявляла о намерении взыскать с телеканала «Россия» один миллиард рублей в качестве компенсации за моральный ущерб, нанесенный трансляцией обновленного сериала.
Татьяна Лиознова также является автором таких фильмов, как «Мы, нижеподписавшиеся» и «Карнавал».
Помимо режиссерской деятельности, Татьяна Лиознова преподавала во ВГИКе и вместе со Львом Кулиджановым руководила режиссерско-актерской мастерской.