По окончании пробного семестра педагоги решили ее отчислить, так как сочли, что у нее небольшой жизненный опыт и что его недостаточно для профессии режиссера. Однако Татьяна Михайловна смогла убедить педагогов в обратном, показав свои учебные работы.
В качестве учебной работы во ВГИКе Татьяна Лиознова поставила "Кармен" Проспера Мериме, танец исполнявшей роль Кармен Инны Макаровой вошел впоследствии в фильм "Молодая гвардия".
В 1949 году Лиознова окончила режиссерский факультет ВГИКа, получив диплом с отличием. Ее распределили на Киностудию имени Горького, но тут же уволили.
Несколько лет она работала ассистентом режиссера на съемках фильмов своего учителя Сергея Аполлинариевича Герасимова. Участвовала в создании фильмов: "Молодая гвардия" (как режиссер-практикант по работе с актерами), "Таинственная находка", "Земля и люди" (второй режиссер).
В эти годы совместно с Самсоном Самсоновым Лиознова поставила в Театре имени Евгения Вахтангова спектакль "Седая девушка". Вместе со своим сокурсником Беляевым Лиознова написала пьесу "Голубая звезда", которая была поставлена в Московском ТЮЗе.
Лиознова самостоятельно дебютировала в кино в 1958 году, поставив фильм "Память сердца" по сценарию, написанному при участии Тамары Макаровой, сыгравшей в этой картине одну из главных ролей.
Следующей работой режиссера стала картина "Евдокия", где Лиознова по-новому раскрыла талант актрисы Людмилы Хитяевой.
Тема подвига, воспетого Лиозновой в "Памяти сердца", прозвучала и в картине "Им покоряется небо" (1963), посвященной летчикам-испытателям.
Одним из самых известных фильмов Лиозновой стала снятая ею в 1973 году лирическая драма "Три тополя на Плющихе", в которой главные роли сыграли Олег Ефремов и Татьяна Доронина.
В этом же году Лиознова завершила работу над двенадцатисерийным телевизионным фильмом "Семнадцать мгновений весны" по роману Юлиана Семенова, ставшим одним из самых значительных произведений советского телевизионного кинематографа. Лиознова собрала в картине поистине звездный состав: Вячеслава Тихонова, Ростислава Плятта, Леонида Броневого, Евгения Евстигнеева, Олега Табакова, Льва Дурова и многих других актеров.
Затем Лиознова снимает телефильм "Мы, нижеподписавшиеся" (1980) по популярной в 1970-е годы пьесе Александра Гельмана, а вслед за ней – яркую музыкальную картину "Карнавал" с Ириной Муравьевой в главной роли.
В работе над сценарием для последнего фильма Лиознова принимала активное участие. Кроме того, Татьяна Лиознова преподавала во ВГИКе и вместе со Львом Кулиджановым руководила режиссерско-актерской мастерской.
После "Карнавала" в 1986 году выходит фильм "Конец света с последующим симпозиумом".
В 2008 году приняла участие в подготовке издания книги "Автограф века".
В советские годы Татьяна Лиознова принимала участие в работе Антисионистского комитета советской общественности (АКСО) – общественной организации в СССР, состоящей из деятелей-евреев и занимавшаяся противостоянием и критикой сионизма. Комитет был создан по распоряжению Юрия Андропова, действовал с 24 марта 1983 по октябрь 1994, занимался пропагандистской и издательской деятельностью.
Создание Антисионистского комитета было очередным звеном государственной антисемитской кампании в СССР после сталинских кампаний ("дело врачей", "дело безродных космополитов", "дело Еврейского антифашистского комитета"), ограничений для евреев, поступающих в вузы, соблюдений "процентной нормы" евреев при принятии на работу и разжигания антисемитизма в советской прессе 60-70-х годов, которая вела ожесточенную антиизраильскую пропаганду.