Tania Khalill nasceu em 8 de julho de 1977, em São Paulo (SP). É formada em psicologia, mas nunca exerceu essa profissão.
Praticou balé por 16 anos, chegando a dançar profissionalmente. Depois disso, fez campanhas publicitárias e passou a atuar no teatro.
Seu primeiro papel em novelas veio em Sabor da Paixão (2002). Depois disso, esteve em Senhora do Destino (2004), Cobras & Lagartos (2006), Pé na Jaca (2007), Caminho das Índias (2009), Fina Estampa (2011), onde viveu Letícia, Salve Jorge (2012) e Joia Rara (2013), sua última novela até o momento.
Em 2017, ela fez uma participação na série Prata da Casa, do canal Fox.
É casada com o cantor Jair Oliveira desde 2005, com quem tem duas filhas, Isabella e Laura.
Há alguns anos, o casal vive em Nova York, nos Estados Unidos. Por lá, já participou de uma minissérie, de webséries e gravou um piloto de uma série que está em aprovação.
