Elle essaye alors plusieurs sports, comme la natation ou le hockey sur luge[2], mais elle choisit finalement l'athlétisme, sport dans lequel elle commence à concourir dès l'âge de huit ans[3]. Après plusieurs années d'entraînements, elle parvient à se qualifier pour les Jeux paralympiques 2004 à Athènes, alors qu'elle n'a que 15 ans[1]. Elle y remporte une médaille d'argent au 100 m et une médaille de bronze au 200 m[2].
En 2005, lors d'une compétition sportive lycéenne, elle veut s'aligner avec les valides mais les organisateurs refusent. Elle décide alors de porter l'affaire en justice et gagne. De cette victoire découle la Tatyana's Law qui permet aux athlètes handicapés de s'aligner avec les valides[2],[4].
En plus du sprint, elle court le marathon et, en 2013, réussi le « grand chelem » en remportant les 4 marathons les plus importants : Boston, Chicago, Londres et New York[2]. En fauteuil, elle les termine en moins de 2 h chacun, plus rapide que les valides[2]. Elle réitère l'exploit en trois fois[4]. Fin 2017, elle remporte pour la 7e fois consécutive le marathon de Chicago[5], et quelques mois après elle remporte celui de Boston pour la 5e fois consécutive[6].
Aux championnats du monde handisport 2011 à Christchurch, elle remporte quatre médailles d'or et une de bronze[7]. Deux ans plus tard, elle remporte six médailles d'or puis le marathon en 2015[8]. En 2017, après des soucis médicaux liés à des caillots sanguins dans sa jambe gauche, elle revient pour les Championnats du monde à Londres où elle rafle 4 médailles d'or : 200 m, 400 m, 800 m, 1 500 m[9].
Quatre ans plus tard, elle participe aux Jeux paralympiques 2008 à Pékin, mais elle ne réussit toujours pas à récolter une médaille d'or. Elle gagne la médaille d'argent sur 200 m, 400 m et 800 m, et la médaille de bronze sur 4 x 100 m[8]. Elle réussit enfin à gagner l'or aux Jeux paralympiques 2012 à Londres. Elle en gagne 3 : au 400 m, 800 m et 1500 m, et gagne également la médaille de bronze sur 100 m[10].