Т.В. Дмитрієва народилася 1 жовтня 1938 р. у м. Києві. Середню освіту здобула у м.Києві, школа № 145. Вищу освіту  отримала у Київському інституті легкої промисловості 1962 р. за спеціальністю ”технологія штучного волокна”. З 1961 до 1966 р. працювала в УкрНДІпластмаш молодшим науковим співробітником, а з 1966 до 1969 р.  інженером  ЦЗЛ на Київському заводі автоматики ім. Петровського.

 З 1969 р. працює в Інституті хімії високомолекулярних сполук на посаді молодшого наукового співробітника, старшого наукового співробітника, завідувача лабораторії механодеструкції полімерів, провідного наукового співробітника відділу модифікації полімерів.

В 1972 р. Т.В. Дмитрієва захистила дисертаційну роботу за темою ”Износ и механодеструкция полимеров при фрикционном контакте с поверхностью твердых тел” на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук, а в 1983 р. отримала вчене звання старшого наукового співробітника за спеціальністю ”фізика і механіка полімерів”.

Т.В. Дмитрієва виконала дослідження гетерогенних процесів, що відбуваються в твердій фазі полімерів і їх розчинах при накладанні поля механічних напруг, встановила умови, кінетику утворення і склад продуктів механодеструкції  ряду полімерів, а також ефект впливу полімерів на інтенсифікацію диспергування і пластифікацію металів.

Отримані результати були покладені в основу напряму робіт з дослідження можливості механохімічної модифікації поверхні твердого тіла з метою підвищення його довговічності.

Під керівництвом Т.В. Дмитрієвої і за її участю розроблені принципово нові технології і композиції, що забезпечують створення покриттів на деталях циліндро-поршневої групи двигунів внутрішнього згорання. Розроблені екологічно чисті основи алмазних і абразивних паст і суспензій, налагоджений їх промисловий випуск.

За участю Т.В. Дмитрієвої розроблені і впроваджені мастильно-охолоджуючі рідини для обробки титану і нержавіючих сталей, тверді мастила для ремонту нафтових свердловин, мастила для деформаційних процесів обробки металів.

Всі розроблені технології та композиції   знайшли використання і впроваджені в машинобудуванні зі значним економічним ефектом.

З 1982 р. очолює науковий напрямок з досліджень механодеструкції полімерів є розробки принципів створення полімер-олігомервмісних систем, що механохімічно взаємодіють з поверхнею твердих тіл.

Т.В. Дмитрієва – співавтор 1 монографії, 70 винаходів, понад 160 статей і тез.

Під науковим керівництвом Т.В. Дмитрієвої захищені дві кандидатські дисертації.