В 1997 году с отличием окончила Санкт-Петербургскую государственную педиатрическую медицинскую академию (СПбГПМА).

С 1997 по 2000 год обучалась в интернатуре и клинической ординатуре на кафедре пропедевтики детских болезней СПбГПМА.

С 2000 по 2005 год работала ассистентом кафедры пропедевтики детских болезней в СПбГПМА на клинических базах в Детской городской больнице № 2 им. Святой Марии Магдалины и в Детской областной клинической больнице.

С 2002 по 2011 год сотрудничала с многопрофильным медицинским центром «Профиклиника», где занимала должность заведующего педиатрическим отделением. Опыт работы включает участие в массовых осмотрах детского населения по программе «SANUS» и «Дети Севера».

В 2003 году защитила диссертационную работу с присуждением ученой степени кандидата медицинских наук на тему «Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы у детей с пороками почек и мочевыводящих путей».

С 2010 работает ассистентом кафедры педиатрии медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

С 2011 по 2016 год являлась заведующим педиатрическим отделением Центра Алмазова. Продолжает активно заниматься научной и педагогической деятельностью.

С 2016 года Татьяна Михайловна Первунина является директором Института перинатологии и педиатрии Центра Алмазова.

В 2019 году защитила диссертационное исследование на соискание ученой степени доктора медицинских наук на тему «Кардиоренальные взаимоотношения при изолированных и сочетанных врожденных пороках сердца и почек у детей».

Программы повышения квалификации Учебного центра с участием лектора