Tatiana Afanásieva nació en Kiev el 19 de noviembre de 1876. Su padre, Aleksánder Afanásiev, trabajaba como ingeniero en los ferrocarriles del Imperio Ruso. De niña, Tatiana le acompañaba en muchos de sus viajes. Afanásiev falleció siendo su hija aún muy joven y Tatiana tuvo que trasladarse a San Petersburgo para vivir con su tío Píter Afanásiev, profesor del Instituto Politécnico, y su esposa Sonia. Estudió en la Escuela Normal de San Petersburgo y se especializó en matemáticas y ciencias.