Заместитель Председателя Верховного Суда Российской Федерации - председатель Судебной коллегии по административным делам Верховного Суда Российской Федерации. Член Президиума Верховного Суда Российской Федерации. Сопредседатель Научно-консультативного Совета.
Трудовую деятельность Петрова начала после окончания училища в должности преподавателя по классу фортепиано в детской музыкальной школе. Получив юридическое образование, с 1993 года работала юрисконсультом в коммерческой организации. В октябре 1994 года назначена судьей Ивантеевского городского суда Московской области.
В марте 2003 года Татьяна Петрова назначена судьей Московского областного суда.
В сентябре 2011 года Татьяна Анатольевна заняла пост судьи Верховного Суда РФ.
Постановлением Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации 6 августа 2014 года Петрова назначена на должность заместителя Председателя Верховного Суда РФ - председателя Судебной коллегии по административным делам Верховного Суда России.
Татьяна Анатольевна Петрова 25 марта 2020 года переназначена на занимаемую ей должность должность заместителя Председателя Верховного Суда Российской Федерации - председателя Судебной коллегии по административным делам Верховного Суда РФ.