В 1941 году вместе с родителями эвакуировалась в Свердловск, где в 1942 году закончила среднюю школу и поступила работать лаборанткой на Уральский военный завод. В 1943 году вернулась в Москву, через год поступила в Московский институт физической культуры, закончила один курс и в 1945 году, сдав вступительные экзамены, была принята на актёрский факультет ВГИКа в мастерскую Василия Васильевича Ванина.
По его окончании в 1949 году вошла в труппу Театра-студии киноактёра. Сыграла там Настеньку («Беда от нежного сердца»), Машу («Бедность не порок»), Леночку («Дети Ванюшина»), служанку Дашу («Попрыгунья»). После закрытия театра с 1957 по 1959 годы Тамара Мирошниченко состояла в штате киностудии «Мосфильм», затем была переведена на киностудию имени Горького.
В июле 1960 года Тамара Григорьевна уехала к мужу Алексею Владимировичу Яренко в Киев, работала там на Киевской киностудии имени Довженко. В январе 1963 года вернулась в Москву, восстановилась в штате киностудии имени Горького и состояла здесь до ухода на пенсию в 1989 году.
Сниматься Тамара Мирошниченко начала с 1949 года в небольших ролях и эпизодах. Её актёрский диапазон был достаточно широк: она играла характерные роли, социально-бытовых героинь. Независимо от размера ролей, актриса на экране всегда была достоверна, естественна, умела передать внутреннее состояние персонажа. Среди её лучших работ: Даша («Попрыгунья»), Наташа («Путешествие в молодость»), Калинина («Пассажир с «Экватора»), классная дама («Надежда»), Верка («Трясина»).
Также Тамара Григорьевна много работала на дубляже. Вела концертную программу «Концертные среды» с Глебом Романовым, читала стихи.
Ушла из жизни 3 октября 2011 года в Москве.