Родилась в 1919 году в городе Глазове, многодетной семье.
В 1940 году Таня поступила в Пермский педагогический институт на географический факультет.
После начала войны просилась на фронт, но получила отказ. Продолжив учёбу, стала работать воспитателем в детском саду для эвакуированных, училась на курсах медсестёр, сдавала кровь.
В годы Великой Отечественной войны окончила Центральную женскую школу снайперов и с апреля 1944 года воевала на 3-м Белорусском фронте, уничтожив 16 солдат противника. Из-за проблем со зрением переучилась на телефонистку. 5 июля 1944 года Татьяна Барамзина в составе 3-го стрелкового батальона 252-го стрелкового полка (70-я стрелковая дивизия, 33-я армия, 3-й Белорусский фронт) была направлена в тыл противника для захвата узла дорог и удержания его до прибытия основных сил. Однако на марше батальон столкнулся с превосходящими силами противника и был разбит, а сама Татьяна Барамзина уничтожила 20 фашистов, была схвачена и жестоко убита. Перед смертью её долго пытали так, что её удалось опознать только по остаткам обмундирования и по волосам.
