Journaliste, écrivain et scénariste, elle débute sa carrière comme attachée de presse puis journaliste pour Elle et critique littéraire pour Psychologies magazine. Depuis 1992, elle publie des romans en français et en anglais et a collaboré pour une série TF1 "Affaires familiales" pour laquelle elle a écrit deux épisodes. 
En 2006, son roman Elle s'appelait Sarah est son premier succès et reçoit de nombreux prix, est publié dans de nombreux pays et a une adaptation cinématographique en 2010 avec Kristin Scott Thomas. 

Invitée en juin 2018 pour présenter son nouveau roman Sentinelle de la pluie sur Canal+, Tatiana de Rosnay évoque ses inquiétudes quant à la précarité galopante des auteurs français en raison de la hausse des cotisations sociales. Elle invite le président de la République à se pencher sur la question du statut des écrivains français.