Тамара Карсавина родилась 25 февраля (9 марта) 1885 года в Санкт-Петербурге. Ее отец - Платон Карсавин - был педагогом и известным танцовщиком Мариинского театра.
Мать мечтала о том, чтобы дочь стала балериной, отец же возражал: он слишком хорошо знал мир закулисных интриг.
Когда Тамаре исполнилось девять лет, родители всё же отдали ее обучаться искусству балета. В 1902 году, после окончания Императорского театрального училища, она вошла в труппу Мариинского театра, где в течение четырех лет выступала в кордебалете. Позже ее перевели в разряд вторых танцовщиц.
Карсавина не походила на идеал балетной примы. Она не имела такого виртуозного блеска, напористости, четкости линий и силы движения. Ей были присущи другие черты – гармония, мечтательность, нежная грация. Партер ее не жаловал, отдавая предпочтение классическим данным. Но день ото дня росла любовь к ней галерки, где было много студенческой молодежи
Дебют Карсавиной в главной роли состоялся в октябре 1904 года в одноактном балете Петипа «Пробуждение Флоры». Но он не принес ей успеха.
Последовавшая спустя два года партия Царь-девицы в «Коньке-Горбунке» привела в восторг публику, но критиками была оценена неоднозначно.
В 1909 году Карсавину взяла под своё покровительство Кшесинская. И тот театральный сезон принес юной балерине две ведущие партии – в «Лебедином озере» и в «Корсаре».
Весной того же года Карсавина была приглашена в труппу «Русских сезонов» Дягилева. Будучи на тот момент первой солисткой Мариинского театра и имея в репертуаре несколько ведущих партий, она согласилась на положение второй балерины. Но уже в следующем парижском сезоне, когда труппу покинула Анна Павлова, Карсавина стала исполнять все главные роли.
В Мариинском театре Тамаре присвоили звание прима-балерины, ее репертуар быстро расширялся: кроме «Пробуждения Флоры», «Корсара», «Лебединого озера» были партии в «Раймонде», «Щелкунчике», «Фее кукол», «Баядерке», «Спящей красавице». Поэтому она была вынуждена покинуть "Русские сезоны"
Началась мировая война 1914 года. Балерина продолжала работать в Мариинском театре, где в ее репертуар вошли партии в балетах: «Пахита», «Дон Кихот», «Тщетная предосторожность», «Сильвия». Кроме того, Карсавина была главной героиней трех балетов Фокина, поставленных специально для нее: «Исламей», «Прелюды», «Сон».
Война лишила возможности выезжать на гастроли, и Карсавина танцевала в Мариинском театре до 1918 года. Еë последней партией на сцене этого театра стала Никия в «Баядерке».
Балерина покинула Россию вместе с мужем-английским дипломатом и маленьким сыном. Сперва они оказались во Франции, где Дягилев уговорил вернуться в его труппу, но радости ей это не принесло. Новые постановки действующего балетмейстера Леонида Мясина, с его модернистскими исканиями, как она считала, «не соответствовали духу балетного искусства».
В 1929 году Карсавина с семьей переехала в Лондон. Два года она танцевала на сцене театра «Балле Рамбер», а затем решила покинуть сцену. Бывшая прима была избрана вице-президентом Британской Королевской академии танца и занимала эту почетную должность в течение 15 лет.
Авторству Карсавиной принадлежит несколько книг по балету, в том числе пособие по классическому танцу. Ею разработан новый метод записи танцев. Она перевела на английский язык книгу Ж. Новера «Письма о танце» и написала книгу воспоминаний «Театральная улица»