Praworęczna zawodniczka (z bekhendem oburęcznym) specjalizuje się przede wszystkim w grze podwójnej. Do czerwca 2006 razem z rodaczką Li Ting odniosła osiem zwycięstw turniejowych – siedem w cyklu WTA Tour oraz igrzyska olimpijskie w Atenach (2004).
W październiku 2004 została sklasyfikowana na 18. miejscu w rankingu debla WTA Tour. W grze pojedynczej jej największe osiągnięcia (do czerwca 2006) to ćwierćfinały turniejów w Hajdarabadzie i Pekinie w 2005. W Pekinie pokonała byłą liderkę rankingu światowego Serenę Williams. Wyniki te dały jej awans do czołowej setki klasyfikacji WTA Tour (w październiku 2005 zajmowała 88. miejsce). Sun Tiantian startowała w grze pojedynczej we wszystkich turniejach wielkoszlemowych, nie udało się jej jeszcze awansować dalej niż do II rundy.
Poza igrzyskami olimpijskimi barwy narodowe reprezentuje w Pucharze Federacji. Debiutowała w 2001. Gra głównie w deblu z Li Ting, ale sporadycznie jest także wystawiana do gier singlowych (m.in. pokonała Indonezyjkę Wynne Prakusyę). Do czerwca 2006 bilans jej występów w Pucharze Federacji to 14 zwycięstw i 3 porażki.
Pierwsze zwycięstwo singlowe odniosła w 2006 roku w Taszkencie, pokonując w finale Irodę Tulyaganovą z Uzbekistanu.
