Tanja Baumgartner studierte Violine an der Hochschule Freiburg und später Gesang an der Musikhochschule Karlsruhe. 1997 wechselte sie zu Helena Lazarska nach Wien und wird seit 2002 von Alexandrina Milcheva betreut. Darüber hinaus besuchte sie Meisterkurse bei Brigitte Fassbaender, Sena Jurinac, Hilde Zadek und Hartmut Höll und war Preisträgerin beim 18. Concorso Internazionale Valsesia Musica in Italien.

Am Theater Basel war sie in der Neuproduktion von Bergs "Lulu" (Bieito) eine gefeierte Gräfin Geschwitz nachdem sie in der Spielzeit 2007/08 in der Titelpartie Othmar Schoecks Oper "Penthesilea" (Inszenierung des Jahres in der Opernwelt) einen aussergewöhnlichen Erfolg hatte. In Basel gastierte sie auch als Eboli in "Don Carlos", als Maddalena in "Rigoletto", als Siebel in Gounods "Faust" und Dido in "Dido und Aeneas". Im Herbst 2008/09 debütierte die Künstlerin an der Oper Frankfurt als Ulrica in "Un ballo in maschera" und ist dort ab der Spielzeit 2009/10 als festes Ensemblemitglied engagiert.

Zu ihren wichtigsten Partien am Luzerner Theater, wo Tanja Baumgartner von 2002 bis 2008 zum Ensemble gehörte, zählten Dorabella in "Così fan tutte", Charlotte in "Werther", Mrs. Quickly in "Falstaff", Giulietta in "Les Contes d'Hoffmann", La Haine in "Armide", Mary in "Der fliegende Holländer", Baba the Turc in "The Rake's Progress", Olga und Filipjevna in "Eugen Onegin", Filotete in "Oreste" und Mitrena in "Motezuma". Gastengagements führten sie zudem an die Wiener Kammeroper und als Olga in "Eugen Onegin" an die Opéra de Marseille. Im Konzertfach profilierte sich Tanja Baumgartner mit Konzerten überall in Europa mit einem grossen Repertoire von Bach über Beethoven und Mahler bis Verdi.

In der Spielzeit 2009/2010 wird sie an der Oper Frankfurt als Gaea bei der Neuinszenierung von Strauss' "Daphne" zu hören sein. Darüber hinaus singt sie Amme in "Die Frau ohne Schatten", Eboli in "Don Carlo", Martha in "Mefistofele" und Fenena in "Nabucco".