Родилась а в Москве. С 1915 по 1918 год она была актрисой драматической студии при Московской филармонии. Позже она также работала в Каляевском народном доме Москвы, а также некоторое время состояла в труппе драматического театра Владимира и Вятки. В 1945 году она стала актрисой Театра-студии киноактёра, в котором проработала до 1957 года. В Театре-студии киноактёра Татьяну Барышеву ласково называли «Колобок»
Татьяна Барышева сыграла в более чем 60 фильмах. Ей доставались преимущественно эпизодические роли, но благодаря её комедийному мастерству они всегда были яркими и заметными. Прежде всего она известна по своим ролям в фильмах «Подкидыш» (1939), «Первоклассница» (1948), «Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещён» (1964) и «Королевство кривых зеркал» (1963).
В 1977 году она переехала в Дом ветеранов кино в Москве, где и умерла 10 февраля 1979 года на 83-м году жизни. Похоронена на Миусском кладбище рядом с мужем.