Родилась в семье лаборанта Анны Марковны Овсиенко и водителя-дальнобойщика Николая Михайловича Овсиенко, младшая сестра Виктория (род. 1970), в настоящее время бизнесвумен. В детстве будущая певица училась в музыкальной школе и выступала в детском ансамбле «Солнышко», который участвовал в передаче «Весёлые нотки» на І-ом канале Центрального телевидения (Москва). Закончила киевскую украинскую школу №73.
После ухода из «Миража» Натальи Ветлицкой в конце 1988 года Овсиенко стала солисткой группы вместе с Ириной Салтыковой. Как и большинство других солисток в группе, выступала под фонограмму М. Суханкиной. Работала в группе до конца 1990 года, когда была заменена на новую солистку Екатерину Болдышеву. После ухода Татьяны Овсиенко из группы в прессе развернулась критика по поводу того, что все солистки пели под фонограмму другой исполнительницы. Так как «лицом» группы была Овсиенко, она стала главным объектом критики.
С 1991 года выступала со своей группой «Вояж»; выпустила несколько музыкальных альбомов вместе с автором песен Виктором Чайкой. В этот период происходит основной подъём популярности певицы. В 2003 году на фестивале «Авторадио» «Дискотека 80-х» исполнила песню группы «Мираж» «Музыка нас связала» своим настоящим голосом. В 2008 году выпустила новый альбом «Вместе с…» и новую песню «Миражи», ведёт гастрольную деятельность.
Участвовала в реалити-шоу Последний Герой.
Для творчества Татьяны Овсиенко характерен оптимизм в содержании исполняемого материала, подчёркивание ценностей семейной жизни и искренних отношений между людьми (песни «Всё хорошо», «Женское счастье», «Наш двор» и др.).