До последних дней она боролась с болезнью, возглавляла Государственный научный центр социальной и судебной психиатрии им.В.П.Сербского, являлась главным психиатром Минздравсоцразвития РФ.

Дмитриева, по профессии врач-психиатр, возглавила Центр имени Сербского в 1990 году, когда ей еще не было и 40 лет. В 1996 году она на два года покинула этот институт, чтобы стать во главе министерства здравоохранения России. Дмитриева стала первой женщиной - министром здравоохранения РФ. Находясь на этом посту она проводила реформирование отрасли, способствовала продвижению на отечественный рынок российских лекарств, расширяла спектр факультетов российских медвузов. Дмитриева подняла вопрос о недостаточности финансирования отрасли для оказания бесплатных медицинских услуг населению. После отставки она вернулась на прежнюю работу.

Под руководством Дмитриевой центр им.Сербского вел как фундаментальную научную работу, так и ежедневные психолого-психиатрические экспертизы. Специалисты под руководством Дмитриевой выносили заключения по состоянию психического здоровья террориста Салмана Радуева и полковника Юрия Буданова. Психиатры и психологи неоднократно выезжали на помощь и принимали в Москве детей и взрослых из Чечни, пострадавших в различных субъектах РФ от терроризма и стихийных бедствий.

Академик Российской академии наук профессор Татьяна Дмитриева в 2009 году в ходе организационной сессии Экономического и Социального Совета ООН /ЭКОСОС/ была переизбрана в Международный комитет по контролю над наркотиками на второй пятилетний срок. В своей работе она много времени уделяла лечению зависимости от наркотиков, алкоголя, азартных игр и призывала пациентов вести здоровый образ жизни и доверять врачам.