Tatiana Maslany était l'une des actrices principales dans la série canadienne 2030 CE2. Elle est apparue en tant que Ghost dans le film Ginger Snaps : Résurrection. Elle a fait du théâtre improvisé et est devenue depuis membre du General Fools Improvisational Theatre.
En 2007, elle apparaît dans Les Messagers en tant que Lindsay Rollins. Elle a également joué dans la série de CBC Heartland où elle joue une coureuse de baril, Kit Bailey, avec son cheval Daisy.
En 2008, elle obtient un rôle récurrent dans la série Ma vie de star. Elle tient également le rôle principal dans le film de la chaîne Hallmark, Contre tout l'or du monde. En septembre de cette même année, elle joue dans la série canadienne Flashpoint.
En 2010, elle apparaît dans les séries Les Vies rêvées d'Erica Strange et The Nativity, ainsi que dans le film Hardwired.
Elle apparaît dans Grown Up Movie Star en tant que Ruby, un rôle qui lui vaut le prix de « breakout role award » au festival du film de Sundance de 2010. Elle joue également dans la série The Listener.
Fin 2011, elle apparaît dans le film Une proie certaine en compagnie de Mark Harmon, l'acteur principal de NCIS : Enquêtes spéciales. Elle obtient enfin un petit rôle en tant que dans le film Je te promets avec Rachel McAdams et Channing Tatum.
De 2013 à 2017, elle incarne Sarah Manning, le personnage principal de la série télévisée Orphan Black (diffusée sur BBC America et Space, puis sur Numéro 23 en France3), ainsi que tous ses clones4. Sa capacité à jouer plusieurs personnages en même temps lui vaut de nombreuses critiques positives5,6 et une nomination aux Emmy Awards 2015 dans la catégorie « meilleure actrice dans une série dramatique »7. En 2016, elle remporte l'Emmy Awards de la meilleure actrice de série dramatique8 et joue dans le film The Other Half avec son compagnon Tom Cullen et l'actrice Suzanne Clément.
En 2017, on peut la revoir au cinéma aux côtés de Jake Gyllenhaal dans Stronger et l'année suivante dans Destroyer avec Nicole Kidman.
En 2019, elle tourne sous la direction de son compagnon Tom Cullen, dont c'est la première réalisation.
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