Она появилась на свет 13 августа 1907 года в Санкт-Петербурге в семье военного врача. Предки будущей актрисы происходили из дворян, а потому воспитывалась Тома как настоящая аристократка — играла в домашних спектаклях, занималась балетом и мечтала поступить в студию при Мариинском театре. Когда девочке было десять лет, страну потрясла революция. Отец семейства пропал без вести, брат скончался от туберкулёза. В городе появилось много беспризорников. Из такой уличной шпаны 14-летняя Тамара и решила собрать собственную труппу — молодое государство инициативу поддержало, театр зарегистрировали, а юные актёры начали получать паёк.
Окончив школу, Тамара Макарова поступила в актёрскую Мастерскую Фореггера — «Мастфор». Здесь произошло судьбоносная встреча — начинающая актриса познакомилась с будущим мужем Сергеем Герасимовым. Однако для кино её открыли другие режиссёры. Однажды Тамара просто гуляла по улице, когда её заметил ассистент Григория Козинцева и Леонида Трауберга, искавший актрису на роль машинистки Дудкиной в фильме «Чужой пиджак». Очаровательная девушка, одетая по последнему слову моды, выглядела как настоящая голливудская дива, а когда выяснилось, что Тома уже учится на актрису, все сомнения в её кандидатуре пропали окончательно.
Актриса уже успела поработать со Всеволодом Пудовкиным и Иваном Пырьевым, когда Герасимов начал снимать мелодраму «Люблю ли тебя?» и пригласил жену на главную роль. До наших дней этот фильм не дошёл. Зато следующая совместная картина супругов известна и современному зрителю. Приключенческая лента о покорении Арктики «Семеро смелых» в своё время произвела фурор. Впоследствии Герасимов снял жену в новых фильмах «Комсомольск», «Учитель», «Маскарад» — Тамара стала звездой, настоящей первой леди отечественного кино.
Когда началась война, супруги категорически отказались покидать родной Ленинград. Макарова участвовала в организации обороны, работала медсестрой в госпитале, была инструктором в политуправлении фронта. Поговаривали, что в нацистских списках известных персон, подлежащих скорейшему уничтожению, Макарова с Герисимовым находились на первых строчках. Супруги покинули квартиру и жили на «Ленфильме», где режиссёр приступил к съёмкам героической ленты «Непобедимые». В самый разгар работы началась бомбёжка, которая чуть было не унесла жизни всей киногруппы. Лишь после этого супруги согласились отправиться в эвакуацию в Ташкент.
В годы войны Тамара Макарова усыновила своего племянника Артура. Сестра актрисы была замужем за немцем — в трудные времена их арестовали, а сына хотели отправить в специальный приют для детей врагов народа. Макарова лично обратилась к Сталину с просьбой забрать мальчика под свою опеку и тот не отказал. После войны супруги обосновались в Москве. Герасимов и Макарова начали преподавать во ВГИКе, с удовольствием делились опытом с новым поколением актёров. Первый же выпуск целиком снялся в фильме «Молодая гвардия» — загорелись звёзды Инны Макаровой, Нонны Мордюковой, Сергея Гурзо, Сергея Бондарчука, Вячеслава Тихонова, Клары Лучко.
Тамара Макарова всегда старалась окружить студентов материнской заботой — вместе с девочками-провинциалками ходила по магазинам и на собственные средства покупала им платья, а детдомовца Николая Губенко учила манерам и щедро кормила. Всего Герасимов и Макарова воспитали восемь поколений актёров, среди которых были Татьяна Лиознова, Людмила Гурченко, Зинаида Кириенко, Наталья Фатеева, Жанна Болотова, Евгений Жариков, Лариса Лужина, Сергей Никоненко, Галина Польских, Лидия Федосеева-Шукшина, Наталья Белохвостикова, Наталья Бондарчук, Наталья Гвоздикова, Николай Ерёменко-младший и многие другие.
После войны на экраны вышла сказка «Каменный цветок», где Тамара Макарова играла Хозяйку Медной горы — картину оценили в Каннах, а красавицу-актрису даже пригласили поработать за океаном, однако в те годы об этом не могло быть и речи. Снимать «Тихий Дон» Сергей Герасимов планировал ещё в 30-е и в роли Аксиньи видел конечно Тамару Макарову, но когда режиссёру наконец удалось приступить к съёмкам, у актрисы уже прошёл возраст. На протяжении последних двадцати лет Макарова снималась только у мужа — её финальное появление на экране состоялось в ленте «Лев Толстой», где актриса предстала в образе жены писателя Софьи Андреевны.
Брак Тамары Макаровой и Сергея Герасимова длился больше полувека. Случалось, что режиссёр не отказывал себе в интрижках с молодыми актрисами, о чём Макарова прекрасного знала, но никогда не устраивала скандалов и с достоинством переносила неприятные эпизоды в их общей биографии. Смерть мужа стала для актрисы большим ударом. Она навсегда ушла из кино, продолжив лишь преподавательскую деятельность во ВГИКе.
Судьба не подарила супругам детей. Единственной отдушиной актрисы был приёмный сын Артур Макаров, который стал успешным писателем и сценаристом. В лихие 90-е он ввязался в сомнительный бизнес, о чём никому не рассказывал. Итог оказался трагический — в 1995 году Артура закололи кинжалом из коллекции Сергея Герасимова. Убийц так и не нашли, а Тамаре Макаровой ещё долго поступали звонки с угрозами и требованиями расплатиться по долгам приёмного сына.
Тамара Макарова скончалась 19 января 1997 года на 90-м году жизни. Похоронили великую актрису на Новодевичьем кладбище рядом с могилой мужа.