Родился 15 февраля 1829 года в Санкт-Петербурге.
Сын отставного подпоручика, управляющего Оренбургской удельной палатой коллежского ассессора графа Дмитрия Николаевича Татищева (1796—1851) от брака с Серафимой Ивановной урождённой Кусовой (1807—1869) и внук родоночальника графской ветви Татищевых генерала от инфантерии Николая Алексеевича Татищева.
Его братья:
Николай Дмитриевич был женат на Анне Петровне, дочери Пензенского уездного предводителя дворянства Михаила Петровича Обухова. У них был сын Дмитрий и две дочери — Нина и Наталия.
Образование получил в Школе гвардейских подпрапорщиков и кавалерийских юнкеров.
14 августа 1847 года выпущен прапорщиком в лейб-гвардии Преображенский полк.
В 1849 году по случаю войны с Венгрией, находился в походе гвардии к западным границам Российской империи и 6 декабря того же года произведён в подпоручики.
Во время Крымской войны Татищев находился в составе войск, охранявших побережье Финского залива под Выборгом.
27 марта 1855 года произведён в штабс-капитаны и 23 апреля назначен командиром роты в Преображенском полку. 6 декабря 1859 года назначен флигель-адъютантом и 14 марта 1862 года зачислен в Свиту Его Величества с отчислением от полка, 17 апреля того же года произведён в капитаны.
16 апреля 1866 года произведён в полковники. 14 октября 1869 года назначен командиром 9-го пехотного Староингерманландского полка.
В 1877 году Татищев со своим полком находился в Болгарии и принимал участие в войне с Турцией. Сражался под Плевной на Гривицком редуте, затем был рекогносцировках проходов через Балканы и отличился в отряде генерала Карцова при овладении с боя Трояновым перевалом. За отличие при переходе через Балканы Татищев 5 марта 1878 года был награждён орденом св. Георгия 4-й степени
После перехода через Балканы Татищев дошёл до Адрианополя и оттуда вышел к Эгейскому морю у Александруполиса. Далее он вдоль берега моря совершил рекогносцировку до Галлиполи.
1 января 1878 года за отличие в делах против турок Татищев был произведён в генерал-майоры с зачислением в Свиту и назначением с 1 марта в распоряжение главнокомандующего действующей армией великого князя Николая Николаевича Старшего. В январе—феврале он временно командовал 1-й бригадой 3-й пехотной дивизии. 17 марта 1878 года он был награждён золотой саблей с надписью «За храбрость». За Плевну он 3 июня 1879 года награждён орденом св. Станислава 1-й степени с мечами.
30 апреля 1878 года Татищев был назначен командиром 2-й бригады 32-й пехотной дивизии, но уже 30 июня, в связи с болезнью, был отчислен от должности командира бригады, с оставлением в свите Его Величества. Без должности Татищев оставался до 28 апреля 1881 года, когда получил в командование 2-ю бригаду 1-й гренадерской дивизии.
30 августа 1890 года Татищев был произведён в генерал-лейтенанты и назначен начальником 29-й пехотной дивизии, а 17 января 1896 года получил чин генерала от инфантерии и вышел в отставку.
Скончался 16 сентября 1907 года.
Среди прочих наград Татищев имел ордена: