Как гласит житие святой, Татиана родилась в Риме в богатой и знатной семье (отец трижды был консулом). Её родители были христианами и воспитывали свою дочь в благочестии. Достигнув совершеннолетия, Татиана решила не выходить замуж, а принять обет целомудрия. Димитрий Ростовский сообщает, что за свою добродетельную жизнь она была поставлена диакониссой.
Во время гонений на христиан при императоре Александре Севере (царствовал с 222 по 235 годы) Татиана была схвачена и приведена в храм Аполлона, где её пытались заставить поклониться статуе этого языческого бога. По преданию, Татиана вознесла молитву Иисусу Христу, и произошедшее землетрясение разрушило статую Аполлона и обрушило часть храма, под которой погибло много людей. Житие Татианы рассказывает об этом со множеством художественных деталей: «Диавол, обитавший в идоле, с громким криком и рыданием бежал от того места, причем все слышали вопль его и видели тень, пронесшуюся по воздуху».
После этого Татиану подвергли пыткам, но, как гласит предание, следы мучений исчезали с её тела. Во время пыток по молитве святой мучителям явились четыре ангела и голос с небес, обращённый к Татиане. Эти чудеса заставили мучителей уверовать во Христа. Житие Татианы повествует, что после обращения её мучители сами были казнены. Среди чудес, произошедших во время мучений святой, Димитрий Ростовский описывает разрушение храма богини Дианы и усмирение льва, которому Татиана была брошена на съедение. Судьи, решив, что Татиана занимается волхвованием с помощью своих волос, остригли их и заперли её на два дня в храме Зевса. На третий день жрецы, придя в храм, чтобы принести жертву Зевсу обнаружили его статую разбитой, а Татиану живой. После этого ей был вынесен смертный приговор и она вместе со своим отцом была усечена мечом. Мученическая смерть Татианы произошла 12 января 226 года.
Святая Татьяна, как мученица первых веков христианства, почитается и в Православной, и в Католической церквях, однако широко её почитание распространилось только среди восточных христиан. На западе имя Татьяна считается русским и употребляется только в некоторых, по большей части славянских, странах.
После того, как в 1755 году в 12 января Императрицей Елизаветой Петровной был подписан указ об открытии Московского университета, Татьянин день стал праздноваться сначала как день рождения Университета, а позднее и как праздник всех студентов.