Es hija del escritor Hugo Gaviola. Tatiana Gaviola realizó sus estudios universitarios en la Escuela de Artes de la Comunicación de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Inició su carrera filmando documentales, utilizando como formato el video, que era más accesible y económico en aquella época. Su primer documental fue Nguillatún, el cual estaba centrado en el pueblo mapuche. Posteriormente filmó junto a Joaquín Eyzaguirre el documental Tiempo para un líder, basado en la figura del expresidente Eduardo Frei Montalva, quien durante aquellos años fue un opositor al Régimen Militar. El documental fue prohibido en un principio, pero la decisión fue apelada y fue finalmente exhibido de forma restringida.

En 1988 estrenó Ángeles, un mediometraje escrito junto a Diamela Eltit y Delfina Guzmán. La historia gira en torno a un grupo de estudiantes desaparecidos, y contó con la actuación de Adriana Vaccareza, Amparo Noguera, Francisco Reyes y Claudio Arredondo, entre otros. La cinta ganó una invitación al Museo de Arte Moderno de Nueva York. Entre 1993 presidió la Asociación Chilena de Productores. Posteriormente dirigió el largometraje Mi último hombre, el cual fue escrito por Jorge Durán y protagonizado por Claudia Di Girólamo.

También ha trabajado en televisión. Estuvo a cargo de la dirección de las series Reporteras urbanas y Cuentos de mujeres.

El año 2009 estrenó la película Teresa, que está inspirada en la vida de la escritora Teresa Wilms Montt. El rol principal fue interpretado por Francisca Lewin, quien compartió pantalla junto a los actores Diego Casanueva y Juan Pablo Ogalde.