С началом войны будущую звезду советского кино отправили в деревню, где она и жила до 1945 года и окончила школу. После получения аттестата Тамара вновь приехала в Москву и поступила во ВГИК (творческая мастерская Б. Бибикова и О. Пыжовой).
В 1951 году Тамара Носова окончила ВГИК, в 1950–1953 годах, а затем с 1990 года снималась на договорной основе, в 1953–1990 годах была актрисой Театра-студии киноактёра.
Первой кинолентой, в которой снялась молодая актриса, был фильм «Кавалер Золотой Звезды» Юлия Райзмана, за работу в нём Носова должна была получить престижнейшую Сталинскую премию, но вследствие сложившихся обстоятельств награждение не состоялось. Дело в том, что тогда она проживала в Австралии со своим мужем дипломатом, который всячески препятствовал развитию её актёрской карьеры.
В 50-60 годах 20 века Тамара Носова была одной из наиболее известных и востребованных комических актрис советского кино. В частности, среди наиболее ярких её ролей можно отметить роль Тоси в «Карнавальной ночи», нельзя обойти вниманием и дуэт с Михаилом Пуговкиным в «Свадьбе в Малиновке».
Отдельное место в кинокарьере Носовой занимают киносказки. Она снялась в «Огонь, вода и… медные трубы», «В тридевятом царстве». С фильмом «Королевство кривых зеркал» Тамара Носова связана не только актёрской работой. Её третий муж, Виталий Губарев, автор книги, по которой был поставлен фильм, посвятил «Королевство кривых зеркал» именно своей жене.
С 1970-х актриса стала появляться в кино всё реже и реже. Из значимых работ того времени – роль донны Розы в «Здравствуйте, я ваша тётя» и ещё несколько.
К реалиям постсоветской жизни Тамара Носова приспособиться так и не смогла. В последние годы она жила в ужасной нищете, на мизерную пенсию, питалась в столовой для малоимущих и бездомных. Выступать на концертах она уже не могла, единственной её отдушиной оставались книги.
Скончалась актриса 25 марта 2007 года, урну с её прахом захоронили в колумбарии Ваганьковского кладбища.
