Будущая актриса появилась на свет в обычной московской семье. Когда девочке исполнилось полтора года, её мать умерла. Отец не смог самостоятельно содержать троих детей и определил всех отпрысков в детдом. Маленькой Тамаре повезло: очень скоро её удочерили. Приёмная семья окружила девочку необходимой заботой, она ни в чём не нуждалась и выросла в атмосфере любви и взаимопонимания. С биологическим отцом Носова встретилась, когда уже была известной актрисой, но поддерживать отношения отказалась.
Ещё в школе юная Тамара увлеклась балетом, но однажды опоздала на занятия и получила строгий выговор, после чего моментально потеряла интерес к хореографии. На смену балету пришёл театр: бойкая девушка сумела собрать любительскую труппу из одноклассников и самостоятельно ставила школьные спектакли. Уже тогда стало понятно — у Тамары впереди большой путь в искусстве.
После школы Носова без труда поступила во ВГИК. Самобытная девушка с нестандартной внешностью обладала всеми данными, чтобы стать прекрасной характерной актрисой. Ещё студенткой она снялась в эпизоде фильма «Молодая гвардия», который стал для неё, как и для многих других начинающих актёров, успешным стартом в кино.
Пик популярности Тамары Носовой пришёлся на 50-е — 60-е годы. Режиссёры разглядели её комедийный талант и буквально засыпали актрису предложениями о съёмках. Она сыграла Марью Антоновну в «Ревизоре», озорную Дуську в «Госте с Кубани», секретаршу Тосю в «Карнавальной ночи», Ничкину в «Женитьбе Бальзаминова», Комариху в «Свадьбе в Малиновке».
Отдельной вехой в творчестве актрисы стало сотрудничество со знаменитым киносказочником Александром Роу. Носова появилась во многих его фильмах: сыграла Двуличе в «Новых похождениях Кота в Сапогах», тётушку Аксал в «Королевстве кривых зеркал», первую красавицу в «Огонь, вода и… медные трубы». Ей легко давались комедийные и сказочные образы, но сама актриса мечтала о другом.
Со временем Носова поняла, что стала заложницей одного амплуа. Она мечтала о серьёзных драматических ролях, а ей всё предлагали сказки и комедии. Постепенно актриса начала отказываться от таких предложений. В середине 70-х она появилась в образе бразильской миллионерши донны Розы Д’Альвадорец в комедии «Здравствуйте, я ваша тётя!», но с тех пор снималась всё меньше. Картины с её участием выходили раз в несколько лет. В 1999 году актриса сыграла очередную тётку в комедийном киноальманахе «Шутить изволите?» и после этого навсегда пропала с экранов.
Личная жизнь Тамары Носовой тоже складывалась непросто. Впервые она вышла замуж, едва окончив институт. Избранником начинающей актрисы стал успешный дипломат Олег Малинин. Он увёз жену в Австрию и запретил сниматься в кино. Но Тамара запретов не принимала: спустя шесть лет она подала на развод и вернулась на родину, чтобы стать одной из самых ярких комедийных актрис своего времени.
Официально замуж она больше не выходила, но громких романов в жизни Носовой было немало. Долгие годы актриса поддерживала связь с коллегой Юрием Боголюбовым — сыном знаменитого актёра Николая Боголюбова. По слухам, Боголюбов-старший сразу невзлюбил новую спутницу своего сына — упрекал её в неряшливости и неумении вести хозяйство. Как бы там ни было, спустя несколько лет роман сошёл на нет.
Своего следующего избранника Тамара Носова встретила на просмотре у режиссёра Александра Роу. Известный детский писатель Виталий Губарев — автор сказки «Королевство кривых зеркал», сразу обратил внимание на колоритную актрису и вскоре они уже жили вместе. На этот раз выбор дочери не оценила приёмная мать Тамары, у которой поселились молодые. К тому же вскоре обнаружилось пристрастие Виталия к алкоголю и несколько его романов на стороне. Спустя шесть лет они с Тамарой разошлись.
Последней попыткой Тамары Носовой обрести женское счастье стал незарегистрированный брак с режиссёром Николаем Засеевым. Он писал для неё сценарии и приглашал в свои фильмы, зная, как важно актрисе оставаться востребованной. Они отлично понимали друг друга и могли бы прожить вместе много лет, если бы не одно важное обстоятельство: Николай был женат, у него подрастала маленькая дочка. Когда Тамара приехала к любимому в Киев с твёрдым намерением навсегда забрать его с собой в Москву, режиссёр ответил отказом — уйти из семьи ради Носовой он не решился.
После этого Тамара окончательно разочаровалась в мужчинах. Детей у неё не появилось: сначала не хотела сама, а потом было несколько неудачных беременностей, которые закончились выкидышами. Единственным близким человеком для Носовой осталась приёмная мать. Когда женщина скончалась, актриса тяжело переживала утрату, окончательно отстранилась от внешнего мира и замкнулась в себе. В 90-е годы в карьере Тамары Носовой наступил застой. Даже из родного Театра Киноактёра, где она служила почти 40 лет, актрису уволили.
Последние годы жизни Тамара Носова провела совсем одна в своей московской квартире. Со временем у женщины начались проблемы с памятью, она совершенно запустила себя, выходила на улицу в лохмотьях, опасаясь, что её могут ограбить. Жильё актрисы приобрело удручающий вид: накопилось много хлама, половицы прогнили, по комнатам бегали крысы и тараканы. Носова с трудом выживала на небольшую пенсию, долгие годы была постоянной посетительницей столовой для бездомных.
Однажды актриса не выходила на связь несколько дней. Когда соседи забеспокоились и пришлось взломать дверь квартиры, всем открылось страшное зрелище: звезда экрана лежала на полу, разбитая инсультом. Её срочно доставили в больницу, но оправиться ей было не суждено. Тамара Носова скончалась на 80-м году жизни от хронической ишемии головного мозга. Урну с прахом актрисы забрал и захоронил на Ваганьковском кладбище некий Анатолий Васин, который назвался её родственником. Также после смерти у одинокой Носовой объявилось ещё несколько родственников, претендовавших на наследство. Но ни один из них не смог доказать родство.
