Na początku swojej międzynarodowej kariery zdobyła w 2005 mistrzostwo świata juniorek młodszych oraz w 2006 mistrzostwo świata juniorek. Podczas mistrzostw świata w Osace nie ukończyła rywalizacji w siedmioboju wycofując się z rywalizacji po czwartej konkurencji (biegu na 200 metrów). Zimą 2008 zajęła siódmą lokatę na halowych mistrzostwach świata. Rywalizację na igrzyskach olimpijskich w Pekinie Tatjana Czernowa ukończyła na czwartym miejscu, jednak kilka dni później okazało się, iż zdobywczyni drugiego miejsca Ukrainka Ludmyła Błonśka startowała korzystając z niedozwolonego dopingu i została zdyskwalifikowana. Wobec tego zdarzenia Rosjanka zdobyła brązowy medal. Rok po igrzyskach zajęła ósmą lokatę na mistrzostwach świata w Berlinie, a zimą 2010 zdobyła w Dosze brąz halowych mistrzostw świata. Tuż za podium – na czwartym miejscu – ukończyła w 2010 rywalizację podczas mistrzostw Europy. W 2011 zdobyła w Daegu złoty medal mistrzostw świata, lecz został jej on odebrany w związku w wykryciem niedozwolonych substancji w jej organiźmie. Rok później została brązową medalistką igrzysk olimpijskich w Londynie. W 2013 zdobyła złoto na uniwersjadzie w Kazaniu, jednak kontuzja uniemożliwiła jej występ na mistrzostwach świata w Moskwie.