Лауреат двух Сталинских премий (1941, 1947). Народная артистка СССР (1950). Герой Социалистического Труда (1982). Член ВКП(б) с 1943 года.
Тамара Макарова родилась 31 июля (13 августа) 1907 (по другим данным 1902) в Петербурге в семье военного врача. В возрасте 14 лет, увлекавшаяся театром и балетом, Тамара создала собственную труппу, собрав в ней соседских детей. Дворовый театр радовал спектаклями жителей окрестностей; его даже зарегистрировали, и ребята стали получать паёк. В 1924 году Тамара Макарова, окончив школу, поступила в актёрскую мастерскую МАСТФОР. Там она впервые встретилась с Сергеем Герасимовым.
В кино Макарова дебютировала в 1927-м году фильмом «Чужой пиджак». На фабрику «Совкино», выпускающую этот фильм, она попала случайно, буквально с улицы: её привёл ассистент Г. М. Козинцева и Л. З. Трауберга. На съёмках этой картины она вновь встретилась с Герасимовым. Молодые люди сблизились и поженились. Вся дальнейшая творческая деятельность Макаровой была связана с мужем. По его совету, в 1927 году она поступила на киноотделение Техникума сценических искусств.
В фильме Герасимова Тамара впервые появилась в 1934-м году. Это была картина «Люблю ли тебя?», к сожалению не сохранившаяся. К тому времени Макарова уже успела поработать с такими режиссёрами как В. И. Пудовкин и И. А. Пырьев, нередко снималась с мужем. Всесоюзный успех пришёл к ним в 1936-м году с выходом на экраны фильма «Семеро смелых». Далее последовала череда удачных совместных работ — «Комсомольск», «Учитель», «Маскарад». Последняя картина была закончена перед самой войной.
Темы Великой Отечественной войны и блокады занимают большое место в творчестве Макаровой. Супруги оставались в городе до 1943-го года. Тамара участвовала в организации обороны Ленинграда, работала инструктором в Политуправлении фронта, сандружинницей, медсестрой. Их совместной работой в этот период стал фильм «Непобедимые» о героической борьбе советского народа. Фильм был поставлен Герасимовым совместно с Михаилом Калатозовым, и Макарова сыграла в нём одну из главных ролей. Всего на киностудии «Ленфильм» Макарова проработала 16 лет (с 1927 по 1942 годы).
Затем чета отправилась в глубокий тыл, в Ташкент. Там у них появился приёмный ребёнок — сын Артур, ставший впоследствии известным писателем и кинодраматургом. Военной тематике, тылу посвящена следующая работа супругов — лента «Большая земля».
Возвращаться из эвакуации в Ленинград семья не стала, они перебрались в Москву. С 1944-го года Макарова преподаёт во ВГИКе, который теперь носит имя её супруга. В 1968 году она стала профессором этого учебного заведения. Вели преподавание они с мужем совместно, руководили общей мастерской. Среди их учеников такие прославленные артисты как С. Ф. Бондарчук, И. В. Макарова, Т. М. Лиознова, Л. М. Гурченко, З. М. Кириенко, Н. Н. Фатеева, Ж. А. Болотова, Н. Н. Губенко, Е. И. Жариков, Л. А. Лужина, С. П. Никоненко, Г. А. Польских, Л. Н. Федосеева-Шукшина, Н. У. Аринбасарова, Н. Н. Белохвостикова, Н. С. Бондарчук, Н. Ф. Гвоздикова, Н. Н. Ерёменко-младший, и этот перечень далеко не полный.
Делу преподавания Герасимовы отдавались до конца, были одной семьёй со студентами, любили задействовать их в своих фильмах. Пожалуй, самый яркий пример тому — «Молодая гвардия». Фильм вывел на орбиту целую плеяду молодых актёров — студентов ВГИКа: И. В. Макарову, Н. В. Мордюкову, С. С. Гурзо, С. Ф. Бондарчука, В. В. Тихонова, К. С. Лучко, В. А. Авдюшко и многих других. Над картиной также работали и студенты других кинематографических специальностей: оператор В. М. Шумский и оператор и режиссёр И. В. Шатров. На съёмках фильма проходили практику ставшие впоследствии знаменитыми режиссёры Ю. П. Егоров, Ю. С. Победоносцев и Т. М. Лиознова; художники И. М. Каплан и Б. С. Маневич; оператор В. А. Гинзбург.
Стоит также отметить, что Макарова и Герасимов не были профессионально зависимы друг от друга. Тамара Фёдоровна была не менее успешна в фильмах других режиссёров («Каменный цветок», «Клятва»), да и Сергей Апполинариевич был самостоятельной творческой единицей. Несмотря на родственные связи, жена появляется только в четвёртом его фильме, да и в дальнейшем он частенько обходился без неё («Тихий Дон», «У озера», «Красное и чёрное»).
С начала 50-х Макарова снимается значительно реже, в основном в фильмах своего мужа. Она также является соавтором сценария дебютного фильма Т. М. Лиозновой «Память сердца» и автором либретто фильма «Люди и звери».
Скончалась Тамара Макарова 20 января 1997 года в Москве. Похоронена на Новодевичьем кладбище (участок № 10).