Татьяна Пельтцер родилась 6 июня 1904 года в Москве. Актёрскому мастерству девочка училась у отца, в детстве она играла в его спектаклях. Профильного образования у нее не было. В 12 лет Пельтцер уже была настоящей актрисой с контрактом, гонораром и приглашениями от других режиссёров. В 1923 году была принята в труппу Театра МГСПС (ныне Театр имени Моссовета), но вскоре исключена с формулировкой «за профнепригодность» и некоторое время она подрабатывала машинисткой. Трудилась в театре Ленкома, Сатиры, им. Моссовета, в Ярославском драмтеатре. В 1950 году Пельтцер окончила Университет марксизма-ленинизма.
В 1953 году с премьерой фильма «Свадьба с приданым» к Пельтцер наконец пришла всенародная известность. После выхода комедий «Солдат Иван Бровкин» и «Максим Перепелица» актриса получила звание заслуженной артистки. Чем старше становилась актриса, тем ярче проступали в кинообразах ее жизнерадостность, энергия, обаяние и оптимизм. «Укротительница тигров», «Морозко», «Приключения желтого чемоданчика», «Вам и не снилось», «После дождичка в четверг», «Деревенский детектив»,«Там, на неведомых дорожках…», «Двенадцать месяцев», «Формулы любви» и многие другие. Ее голосом все чаще говорили герои мультфильмов, несколько раз она снималась в «Ералаше», работала над озвучкой радио-спектаклей.
Она была заядлой курильщицей, обожала преферанс. С 1980-х годов начала пропадать память. В конце 1980-х годов развилась подозрительность и мания преследования. 1991 год провела в психиатрической больнице им. Ганнушкина, откуда её привозили на спектакли. В 1992 году она вновь попала в психиатрическую лечебницу. Там получила травму - упав, она сломала шейку бедра. Татьяна Ивановна Пельтцер скончалась 16 июля 1992 года после инфаркта и пневмонии, ей было 88 лет.