К моменту зачисления в отряд космонавтов в 1962 г. Татьяна Дмитриевна Кузнецова была абсолютной чемпионкой Москвы по парашютному спорту, выполнив нормативы мастера спорта, и чемпионкой Всесоюзных соревнований, членом сборной команды СССР по парашютному спорту и имела более 250 парашютных прыжков.

После курса ОКП и сдачи государственных экзаменов Т. Д. Кузнецова проходила подготовку по различным космическим программам, осваивала космические корабли и другую космическую технику. Без отрыва от работы она успешно закончила ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского.

С 1965 г. Татьяна Дмитриевна проходила подготовку в качестве второго пилота (выходящего) второго экипажа (вместе с Ж. Д. Ёркиной) для полета на КК «Восход» длительностью 10—15 суток с выходом в открытый космос. Однако в октябре 1969 г. полет был отменен в связи с закрытием программы «Восток». Женская группа космонавтов была расформирована.

С октября 1969 г. Т. Д. Кузнецова проходит службу на различных должностях от инженера до военпреда в подразделениях заказывающего управления Главного штаба ВВС.

В Центр подготовки космонавтов Т. Д. Кузнецова вернулась в 1978 г. после реанимации идеи женского полета. Однако после завоевания мирового приоритета в космических полетах женщин руководство отечественной космической отрасли вновь на целое десятилетие охладело к идее женских полетов.

Космический опыт и знание техники позволили Т. Д. Кузнецовой плодотворно работать в ЦПК на различных должностях от ведущего инженера до начальника лаборатории одного из управлений НИИ ЦПК вплоть до увольнения в 1991 г. из рядов Вооруженных Сил.