La grande-duchesse Tatiana Nicolaïevna est née le 10 juin 1897 au palais Peterhof. Elle est la seconde fille du tsar Nicolas II et de la tsarine Alexandra Fedorovna. Nicolas prénomme ses deux filles aînées Olga et Tatiana, en hommage aux deux héroïnes du roman "L'histoire de Pushkin" d'Evgny Onegin. Dans ce roman de l'écrivain russe, les deux héroïnes sont très proches l'une de l'autre, tout comme Olga et Tatiana Nicolaïevna, qui n'ont que deux ans d'écart. D'après le professeur de français des enfants Romanov, Pierre Gilliard, "Elles (Olga et Tatiana) n'ont que dix-huit mois d'écart, ce qui créa un lien très fort entre les deux soeurs."

"Le second jour le plus heureux dans ma vie", écrit Nicolas dans son journal le jour de la naissance de Tatiana. "A 10h40 du matin Dieu nous offrit une seconde fille, Tatiana. Pauvre Alix, elle a souffet toute la nuit. Maman est arrivée avec Xenia, nous avons déjeuné tous ensemble. Tatiana pèse trois kilos et mesure 54 centimètres. Olga est très heureuse avec sa petite soeur." A peine Tatiana sait-elle marcher, qu'un lien étroit se forme entre elle et sa soeur Olga. Nicolas écrit à ce sujet une lettre à sa mère, l'impératrice douairière Marie Fedorovna: "Nos petites filles grandissent énormément et sont devenues de charmantes petites jeunes filles. [...] Olga adore sa petite soeur. Tatiana nous semble très jolie, ses yeux sont devenus noirs et larges. Elle est tout le temps heureuse et ne pleure que très rarement". Tatiana et Olga deviennent très vite inséparables et la naissance de Maria en 1899 ainsi que celle d'Anastasia en 1901, ne détruira pas le lien étroit entre les deux soeurs. Tatiana et Olga sont surnommées "la grande paire", et de ce fait, Maria et Anastasia sont surnommées "la petite paire".

Tout comme pour Olga et Tatiana, un lien étroit s'est formé entre Maria et Anastasia. De plus, les quatre filles partagent un surnom commun formé de leurs initiales respectives: "OTMA" (Olga, Tatiana, Maria et Anastasia). En 1904, Tatiana a pour le plus grand bonheur de ses parents un frère, le tsarévitch Alexei.

Ses deux jeunes soeurs, étant un peu taquines (tout particulièrement Anastasia), la surnommaient "la gouvernante" du fait de son caractère un peu autoritaire. Si Olga était la plus intelligente de ses soeurs, Maria était la plus belle et la plus rêveuse et Anastasia était la plus taquine et la plus drôle. Tatiana était quant à elle la plus élégante et la plus mûre. Elle était la plus active de ses soeurs et faisait plusieurs choses à la fois, tel que s'occuper de sa mère quand elle ne pouvait plus marcher, envoyer le courrier de ses parents, faisait la lecture à son frère lorsqu'il était malade, ainsi que plein de petites choses de la sorte.

Plusieurs de ses contemporains voyaient une ressemblance entre Tatiana et sa mère lorsque cette dernière était encore jeune. Certaines personnes affirmaient même qu'elle était la plus belle des filles du tsar, comme Alexandre Mossolov: "Tatiana est un peu plus grande (qu'Olga), plus délicate et svelte, son visage est long et son apparence générale est plus aristocrate, ses cheveux sont plus foncés que ceux de sa soeur aînée, mais son sourire n'est pas aussi joli. Je trouve qu'elle est, pour ma part, la plus jolie des quatre soeurs."

Tatiana était profondément religieuse et possédait une connection spirituelle avec sa mère. Elle croyait également aux prophéties de Raspoutine, et recopia d'ailleurs les lettres de ce dernier dans un cahier. Elle était très intéressée par la théologie depuis son plus jeune âge et a d'ailleurs étudié la destinée de l'homme sur terre. Tout comme sa mère et sa soeur Olga, Tatiana est devenue infirmière à l'hôpital aménagé au palais d'Hiver lors de la Première Guerre Mondiale.

Lors de la révolution et de la captivité de la famille impériale, Tatiana était toujours aux petits soins de son jeune frère. Lors du transfert de ses parents et de sa soeur Maria de Tobolsk vers Ekaterinbourg en avril 1918, l'impératrice chargea Tatiana de la surveillance de son frère atteint d'une crise d'hémophilie. Tatiana rejoindra avec ses deux autres soeurs et son frère le reste de sa famille en mai 1918. Après deux mois de captivité passée à Ekaterinbourg, Tatiana est assassinée avec sa famille à l'âge de vingt-et-un ans.