Народная артистка СССР, одна из самых острохарактерных актрис отечественного кино и театра, Татьяна Пельтцер родилась 4 июня (24 мая) 1904 года в Москве.
Пельтцер происходила из немецкой семьи — ее дед держал трактир, а отец, Иоганн Робертович, вопреки его воле, стал актером. Именно он стал первым и единственным учителем для своей дочери, которая впервые вышла на сцену в девять лет в его спектакле "Камо грядеши" по пьесе Генриха Сенкевича. В первых своих спектаклях в антрепризном театре Николая Синельникова она играла мальчиков, и, несмотря на отсутствие профессионального образования, имела большой успех. Сцена прощания ее Алеши с матерью в спектакле "Анна Каренина" доводила чувствительных дам в зале до слез и обмороков.
Профессиональную актерскую карьеру Пельтцер начала в 16 лет в Передвижном театре Политуправления и затем сменила множество подмостков в провинции. С 1923 по 1930 год служила в Театре имени Московского губернского совета профсоюзов (теперь — Театр имени Моссовета). Там она числилась в запасном составе.
В 1927 году актриса вышла замуж за немецкого коммунистического мыслителя Ганса Тейблера. Они познакомились в Москве, куда Тейблер приехал учиться в Школе Коминтерна. В 1930 году супруги уехали в Германию, где Татьяна устроилась работать машинисткой в советское торгпредставительство и приняла участие в нескольких спектаклях режиссера Эрвина Пискатора. Через год она развелась с мужем и переехала обратно в СССР, вернув себе девичью фамилию, но с Тейблером они всю жизнь дружили и переписывались. Больше Татьяна Пельтцер в брак не вступала.
Прослужив еще три года в театре имени МОСПС, будущая народная артистка СССР, лауреат Сталинской премии и кавалер ордена Ленина была уволена с формулировкой "за профнепригодность". Она год проработала машинисткой на заводе ЗИС, один сезон играла в Ярославском драматическом театре имени Федора Волкова, затем — в Московском областном колхозно-совхозном театре, а в 1938 году вернулась в театр МОСПС.
В это время открылся Московский театр эстрады и миниатюр (теперь — театр "Эрмитаж"), куда Татьяна Пельтцер перешла в 1940 году, и где ее творческая индивидуальность наконец обрела простор для реализации. Комедийный характер ее дарования воплощался в образах простых женщин из народа, банщиц, управдомов, нянек, молочниц и т. д. Игра Пельтцер в подходящих для нее амплуа захватывала внимание зрителя так сильно, что затмевала главных героев пьес, в которых она участвовала. Несмотря на то, что она почти никогда не играла центральные роли, у нее появились свои поклонники, а в 1943 году в 39 лет она дебютировала в кино, исполнив эпизодическую роль в драме Фридриха Эрмлера "Она защищает Родину". Следующей кинолентой с ее участием стала "Свадьба" Исидора Анненского.
В 1945 году Пельтцер сыграла Плаксину в фильме Григория Козинцева "Простые люди". Эту работу она сама отмечала как важную — по воспоминаниям актрисы, "там она впервые поняла, что такое режиссура". Широкую популярность как киноактриса Татьяна Пельтцер приобрела в 1953 году, когда на экраны вышел фильм-спектакль в жанре музыкальной комедии "Свадьба с приданым". В нем 49-летняя актриса играла обаятельную бабку Лукерью, которая любит пропустить стаканчик. Неравнодушные зрители даже присылали ей письма с рекомендациями, как избавиться от алкоголизма. Через два года вышел фильм "Солдат Иван Бровкин", в котором Пельтцер необычайно выразительно сыграла мать главного героя, и за ней закрепилось звание "матери русского солдата". В продолжении картины под названием "Иван Бровкин на целине" ее роль специально переписали, чтобы сделать одной из центральных. Со временем энергия и жизнерадостность все ярче проявлялись в комических образах героинь Пельтцер, их реплики превращались в крылатые выражения. Всего за свою карьеру актриса снялась в 83 фильмах.
Она продолжала театральную карьеру, в сезоне 1946–1947 годов играла в спектакле Театра-студии киноактера "За тех, кто в море!", поставленном Николаем Плотниковым. С 1947 года актриса перешла из Московского театра миниатюр в Театр сатиры, где стала признанной звездой и прослужила ровно 30 лет. Там она познакомилась с Марком Захаровым и оценила талант молодого режиссера. Коронной для Пельтцер стала роль тети Тони в его спектакле "Проснись и пой", где она пела, танцевала, стремительно взбегала по лестнице и играла с такой экспрессией, которой трудно ожидать от 66-летней артистки. Полную противоположность тете Тоне представляла собой главная героиня спектакля "Мамаша Кураж и ее дети", состарившаяся от потерь и измученная войной. Татьяна Пельтцер стала первой из актеров Театра сатиры за 48 лет его существования, кто получил почетное звание Народного артиста СССР.
В 1977 году ко всеобщему изумлению Пельтцер со скандалом покинула театр, из которого ранее ушел Марк Захаров, и следом за ним перешла в "Ленком". Там она играла до последних дней своей жизни, в том числе — уже теряя память и свободу движения. В отличие от труппы Театра сатиры, где с прямолинейной и вспыльчивой актрисой ладили далеко не все, актеры "Ленкома" ее горячо любили и подсказывали ей реплики, а режиссеры учитывали возможности пожилой актрисы и старались давать ей поменьше текста. В 1989 году, уже после первой госпитализации Татьяны Пельтцер, Марк Захаров специально для нее поставил спектакль "Поминальная молитва" по пьесе Григория Горина. Она играла старую еврейку Берту, произносившую за весь спектакль буквально несколько слов. Ее бережно выводил на сцену Александр Абдулов, игравший сына Берты Менахема. Каждое появление Пельтцер на сцене в последние годы сопровождалось бурными аплодисментами.
В 1992 году актриса была повторно госпитализирована, и в больнице, будучи оставлена без присмотра, упала и сломала шейку бедра. Эта травма усугубила и без того тяжелое состояние, и 16 июля Татьяна Пельтцер скончалась в одной из московских больниц в возрасте 88 лет. Она похоронена на Введенском (Немецком) кладбище рядом с отцом. Татьяна Пельтцер является кавалером Ордена Трудового Красного Знамени, Ордена Октябрьской Революции и Ордена Ленина. Она награждена Сталинской премией III степени, двумя медалями "За доблестный труд" и медалью "Ветеран труда".