Tania Cagnotto è nata a Bolzano il 15 maggio 1985 ed è la più forte atleta italiana di tutti i tempi nella specialià dei tuffi.
È figlia d'arte, in quanto il padre (e suo allenatore) Giorgio Cagnotto ha vinto numerose medaglie in campo mondiale ed europeo nel corso degli anni Settanta, mentre la madre, Carmen Casteiner, dominava la scena italiana dei tuffi in campo femminile nello stesso periodo.
È l'unica donna italiana ad aver vinto una medaglia d'oro mondiale nei tuffi, oltre ad essere la tuffatrice europea con il maggior numero di podi in carriera.
Dopo essersi ritirata nel maggio 2017, è tornata alle competizioni a partire dal maggio 2019, in vista di una possibile partecipazione alle Olimpiadi di Tokyo 2020 nel sincro da tre metri, insieme alla compagna Francesca Dallapè.
Il 24 marzo 2007, riconquista il terzo posto ai Mondiali di Melbourne, consolidando tutta la sua fama e classe. L'anno successivo, ai Campionati europei di nuoto 2008 di Eindhoven conquista la medaglia d'oro nell'individuale e il bronzo nel sincro dalla piattaforma, in coppia con Noemi Batki. Il 17 agosto 2008, nella finale trampolino 3 metri, alle Olimpiadi di Pechino si classifica in quinta posizione con 349,20 punti, suo record personale in una manifestazione internazionale. Il 3 aprile 2009 ai Campionati europei di Torino vince, con 290,90 punti, l'oro nella finale del trampolino da un metro precedendo di circa dieci punti la connazionale Maria Marconi. Il giorno dopo arriva la medaglia d'oro anche nella gara del trampolino 3 metri, con un punteggio di 345,85, bissando il successo colto il giorno prima nel trampolino da un metro. Il 5 aprile 2009 si aggiudica il terzo oro consecutivo, questa volta nella gara sincro nel trampolino da 3 metri, in coppia con l'altra italiana Francesca Dallapé, contribuendo in modo determinante allo storico record di sette medaglie conquistate dall'Italia nella manifestazione europea e diventando così la prima tuffatrice, la seconda in assoluto dopo Dmitrij Sautin, ad aggiudicarsi tre ori in una sola edizione dei Campionati europei. Il 21 luglio 2009, ai Campionati mondiali di nuoto a Roma conquista la medaglia di bronzo da 3 metri e tre giorni dopo, insieme con Francesca Dallapé, conquista la prima medaglia d'argento nella storia dei tuffi femminili italiani nel sincro al trampolino da 3 metri con il punteggio di 329,70. Giunge in finale anche nel trampolino da 1 metro, finendo la gara al quarto posto. L’ascesa di Tania continua senza sosta: l'11 marzo 2011 conquista la medaglia d'oro ai Campionati europei di tuffi di Torino 2011 dal trampolino da 1 metro femminile, ottenendo anche il nuovo record di punti a livello europeo (312,05 punti).
Il 29 luglio 2012, alle Olimpiadi di Londra, nei 3 metri sincro insieme a Francesca Dallapé, arriva ai margini del podio classificandosi al quarto posto. Il 5 agosto 2012, sempre a Londra, per 20 centesimi non riesce a raggiungere il podio, chiudendo anche in questo caso in quarta posizione, con grande delusione. Dopo aver partecipato a varie competizioni europee e mondiali, conquistando medaglie e riconoscimenti, si prepara per le Olimpiadi di Rio 2016 dove conquista l'argento nel trampolino da 3 metri sincronizzato con Francesca Dallapé e il bronzo sempre nel trampolino da 3 metri, preceduta proprio dalle cinesi Shi Tingmao e He Zi.
Nonostante nelle interviste dopo le olimpiadi avesse annunciato il ritiro dalle competizioni, la Cagnotto prende parte ai campionati assoluti del 2017, in programma in maggio a Torino, in cui conquista il suo tredicesimo titolo italiano nel trampolino da 1 metro. A partire dai campionati mondiali di nuoto 2017 di Budapest fa il suo esordio come commentatrice tecnica per la RAI. Nel maggio 2019 torna alle competizioni, partecipando ai campionati nazionali nel sincro da tre metri insieme alla Dallapè, in vista di una possibile partecipazione alle Olimpiadi di Tokyo 2020. Le due si piazzano seconde dietro alla coppia formata da Elena Bertocchi e Chiara Pellacani. Ma la bella storia di Tania è tutt’altro che giunta ai titoli di coda...