Tatiana "Tania" Romanova est la secrétaire du consulat soviétique à Istanbul. Jeune femme très dévouée qui avait voulut être danseuse mais qui avait dû renoncer à cause de sa grande taille, elle ignore qu'elle est impliquée dans le complot du SPECTRE visant l'assassinat de l'agent du MI6 James Bond et l'humiliation des services secrets britanniques. Directement affiliée au colonel Rosa Klebb, Tatiana est convaincue que cette dernière est un chef opérationnel du SMERSH alors qu'en réalité, Klebb est le N°3 du SPECTRE et l'un des éléments clés du complot contre James Bond. Tatiana est donc manipulée par Klebb qui lui fait croire qu'elle doit accomplir une mission importante pour son pays.
Dans le film
À Istanbul, Tatiana se rend seule au bureau de son employeuse, Rosa Klebb. Elle est loin de se douter qu'elle est suivie par Red Grant, un agent du SPECTRE. Elle croit que Rosa Klebb est un chef opérationnel pour le SMERSH ce qui faut puisqu'elle est le N°3 du SPECTRE. Klebb lui dit que sa mission consiste à communiquer de faux renseignements à l'ennemi au sujet du dernier lecteur de déchiffrement que les Russes ont conçus. Elle lui fait comprendre que sa vie dépend de l'acceptation de la mission. Tania est donc contrainte d'obéir à ses ordres.
Après, un soir, James Bond est dans sa chambre d'hôtel en Russie. C'est qu'il va se rencontrer, échanger quelques répliques avant de commencer à faire l'amour sans même se douter qu'ils sont filmés par des collaborateurs du SPECTRE. La vidéo va être par la suite contenue dans le lecteur de déchiffrement. Là encore, ni Bond ni Tania ne sont au courant de ce détail si insensé. Tania et Bond conviennent de se rendre les deux dans une cathédrale le lendemain-même.
Le microfilm est remit à Bond par Tania alors que Grant supervise discrètement l'opération tout en éliminant un espion soviétique qui a manqué de s'en emparer.
Un peu plus tard, sur un bateau, Bond interroge Tatiana sur le microfilm. Il prend la précaution d'enregistrer cet interrogatoire afin que le MI6 puisse par la suite écouter tout cela.
Par la suite, de nouveaux sbires de Klebb provoquent l'explosion de l'ambassade soviétique d'Istanbul et le duo est contraint de fuir en passant par les égouts. Ils montent à bord d'un train. Une fois encore, ils sont suivis par Red Grant qui continue d'assurer leur filature.
Malheureusement, le soir-même, lors d'un repas qui suit la rencontre entre Bond et Grant (lequel se fait passer pour un agent britannique venant contacter Bond), Tatiana est piégée par Grant qui lui a fait avaler de l'hydrate de chlorale. Tatiana ne se sent pas bien et finit par s'endormir pendant que Bond confronte Grant.
Après la mort de Grant, Bond dit à Tatiana qu'il faut se réveiller car le train va arriver à destination.
Une fois descendu du train, le binôme doit échapper à la vigilance de Rhoda, un autre agent du SPECTRE que Bond va finir par neutraliser et réquisitionner son véhicule. Il laisse Tatiana dormir dans la remorque jusqu'au lendemain où ils sont attaqués par un hélicoptère du SPECTRE qui sera finalement neutraliser par Bond.
Ils continuent leur trajet en bateau. Cette fois-ci, Tatiana n'a plus envie de dormir et aide même Bond à conduire l'engin. Seulement, ils vont être bientôt poursuivis par une petite flotte d'ennemis. La poursuite se conclut lorsque Bond va mettre le feu à leurs navires.
À Venise, Bond et Tatiana sont dans une suite lorsqu'ils sont attaqués par Klebb en personne. La femme affronte Bond. Tatiana se précipite sur son arme mais, dans un premier temps, elle hésite entre elle et Bond. Finalement, c'est Klebb qu'elle va éliminer. Après sa mort, elle dit à voix haute que c'était une "horrible femme".
Sur un bateau, Tatiana et Bond s'embrassent mais elle s'aperçoit qu'ils sont filmés. Bond jette le lecteur à l'eau.