Родилась 5 августа 1959 г. в г. Владивостоке.
В 1981 г. окончила Хабаровский институт народного хозяйства (ныне Хабаровский государственный университет экономики и права) по специальности "финансы и кредит".
Кандидат экономических наук. В 2006 г. в Финансовой академии при правительстве РФ защитила диссертацию по теме "Концепция эффективной бюджетной политики".
С 1981 г. работала в Анадырском райисполкоме Чукотского автономного округа экономистом финансового отдела, затем была там же заместителем заведующего - начальником инспекции по бюджету.
В 1989-1991 гг. возглавляла финансовый отдел Чукотского окружного исполкома.
С 1991 по 1994 г. занимала должность заместителя главы администрации - начальника финансового управления администрации Чукотского автономного округа. Главой администрации округа в этот период был Александр Назаров.
В 1993-1995 гг. – депутат Государственной думы РФ первого созыва. 12 декабря 1993 г. была избрана по Чукотскому одномандатному округу №223. Выдвинута группой избирателей, была включена в список кандидатов, поддержку которому оказывал избирательный блок "Выбор России". Получила 27,22% голосов избирателей. В Думе входила во фракцию Новая региональная политика, была членом комитета по бюджету, налогам, банкам и финансам.
В 1995-1998 гг. – депутат Госдумы РФ второго созыва. 17 декабря 1995 г. была переизбрана по Чукотскому одномандатному округу №223. Была выдвинута группой избирателей. Набрала 41,7% голосов избирателей, второе место на выборах заняла член Совета Федерации РФ Майя Эттырынтына (22,57%). В Думе Татьяна Нестеренко была членом фракции "Российские регионы", входила в состав комитета по бюджету, налогам, банкам и финансам.
С 12 января 1998 г. по 17 мая 2004 г. занимала должность заместителя министра финансов РФ и одновременно возглавляла федеральное казначейство: в 1998-2004 гг. - начальник Главного управления федерального казначейства, с мая по декабрь 2004 г. - директор Департамента федерального казначейства министерства. Минфин в этот период последовательно возглавляли Михаил Задорнов, Михаил Касьянов и Алексей Кудрин.
С 1 января 2005 г. по 27 сентября 2007 г. - руководитель Федерального казначейства (Казначейство России).
С 27 сентября 2007 г. по 5 октября 2012 г. - заместитель министра финансов РФ. Ведомством в это время руководили Алексей Кудрин, затем Антон Силуанов.
С 5 октября 2012 г. по 1 апреля 2021 г. - первый заместитель министра финансов РФ Антона Силуанова.
Действительный государственный советник РФ I класса (2009).
Награждена орденами Почета (2007), Дружбы (2012), медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" II степени (2001), медалью П. А. Столыпина II степени (2021). Отмечена Почетной грамотой (2016) и благодарностью (2021) президента РФ.
Заслуженный экономист РФ (2004).
Замужем, имеет двух дочерей.