Тамара Носова родилась в Москве 21 ноября 1927 года.
В 1950 году окончила ВГИК (мастерская Б. Бибикова и О. Пыжовой). В 1950—1953 и с 1990 — работает по договорам, в 1953—1990 — актриса Театра-студии киноактёра.
Тамара Носова была одной из самых известных комических актрис отечественного кино 50-60-х годов XX века.
С 70-х годов актриса снимается редко. Эффектными и несколько неожиданными по стилю были её появления в роли донны Розы в комедии «Здравствуйте, я ваша тётя!» и хозяйки борделя в «Бульварном романе».
Многие факты своей биографии Носова держала в тайне. Например, скрывала своё происхождение.
Последние годы народная артистка России питалась в столовой для бездомных и малоимущих. Получала пенсию, которой не хватало даже на квартплату. Умерла в страшной нищете, 25 марта 2007 года. Урна с прахом Тамары Носовой была захоронена в колумбарии Ваганьковского кладбища.
Первый муж, дипломат, увёз её в Австрию, и не хотел, чтобы жена снималась в кино.
Потом был фактический брак с писателем Виталием Губаревым (автор сказки «Королевство кривых зеркал», которую, кстати, он и посвятил Тамаре Носовой).
Еще один фактический муж — режиссер Николай Засеев. Даже после того как они расстались, Засеев приглашал бывшую возлюбленную во все свои фильмы, но Носова отказывалась сниматься.
Детей не имела.