Татьяна Самойлова родилась 4 мая 1934 года в Ленинграде, в семье замечательного советского актера театра и кино Евгения Самойлова. В 1937 году семья Самойловых переехала в Москву.

В школьные годы Татьяна Самойлова занималась балетом. Она окончила балетную студию при театре имени Станиславского и Немировича-Данченко, и ее даже приглашала учиться в балетную школу при Большом театре Майя Плисецкая, но тяга к драматическому театру оказалась сильнее. Татьяна, воспитанная на фильмах и спектаклях отца всегда хотела стать только актрисой.