Schon früh zieht es die kleine Tatyana ins Rampenlicht: Mit sechs ist sie in der Sesamstraße zu sehen. Außerdem nimmt sie 1987 an der Talentshow Star Search teil, wo sie mit ihrem Gesangstalent erstmals auffällt.
Nach einigen Gastrollen bedeutet die Hauptrolle als Ashley Banks in der Comedyserie The Fresh Prince of Bel-Air den Durchbruch für die damals elfjährige Tatyana Ali. Sie spielt die Rolle von Will Smiths kleiner Cousine, die einen besonderen Draht zu ihm hat, von 1990 bis zum Serienende 1996. In mehreren Episoden stellt Ali ihr Gesangstalent zur Schau, konzentriert sich aber auf die Schauspielerei.
Nach dem Ende von Fresh Prince wagt sie schließlich den Schritt ins Musikbusiness und veröffentlicht das R&B-Album Kiss The Sky, das 1999 Goldstatus verliehen bekommt. Bei der Single Boy You Knock Me Out erhält Tatyana Ali Unterstützung von Will Smith und erreicht so ihre beste Chartplatzierung auf Rang 3. Sie revanchiert sich und singt auf seiner Single Who Am I mit.
Neben ihrer Musikkarriere dreht Ali weiterhin Filme wie „Kiss the Girls“ (1997) an der Seite von Morgan Freeman und die schwarze Komödie „Jawbreaker“ (1999) neben Rose McGowan und Judy Greer. Im Jahr 2000 war sie in „Brother“, einem Film des japanischen Regisseurs Takeshi Kitano dabei. Weiterhin ist sie regelmäßig beschäftigt, der ganz große Erfolg bleibt dabei jedoch aus.
2007 übernimmt sie eine wiederkehrende Rolle als Roxanne in der Seifenoper The Young and the Restless, die sie bis 2013 inne hat. Nebenbei hat Tatyana Ali von 2010-2012 ein Engagement in der Comedyserie Love That Girl!, die auf TV One läuft.
In der kuzlebigen BET-Comdeyserie Second Generation Wayans spielt sie 2013 neben Damien Dante Wayans und Craig Wayans eine Hauptrolle. Im gleichen Jahr ist Ali in einer Hauptrolle im Lifetime-Weihnachtsfilm Dear Secret Santa zu sehen.
2014 veröffentlicht die Künstlerin ihre EP Hello.
Im Jahr 2002 machte sie ihren Bachelor in Afroamerikanischen Studien sowie Politik an der Harvard University. Für die Präsidentschaftskandidatur von Barack Obama engagierte sich Ali als Fürsprecherin und reiste dafür durch die USA.
Hier seht Ihr, dass Tatyana Ali nicht nur singen kann, sondern auch rappen - natürlich den Theme Song: