В 1986 году, сразу после окончания Пермского государственного хореографического училища, Татьяна Толстухина была принята в труппу Нижегородского государственного академического театра оперы и балета имени А.С. Пушкина в качестве артистки балета. Фундаментальная профессиональная подготовка (класс заслуженного учителя РФ Л.Г. Улановой), запоминающиеся эффектные внешние данные и сценический темперамент позволили ей создать целую галерею значительных образов в классических балетах и в постановках современных авторов. В их числе: Нурида и Марджана в балете «Тысяча и одна ночь», Зарема в «Бахчисарайском фонтане», Гудула в «Эсмеральде», Кормилица в «Ромео и Джульетте», Мерседес, цыганский танец, Уличная танцовщица в «Дон Кихоте», Кармен в «Кармен-сюите», сёстры в «Золушке». В составе балетной труппы театра балерина гастролировала в России, Китае, США, Италии, Турции, Франции, Испании.
В 1993 году начала свою педагогическую деятельность в качестве преподавателя народно-сценического и классического танца в Нижегородском театральном училище имени Е.А. Евстигнеева. В 1997–1998 годах Татьяна Толстухина преподавала народно-сценический танец на балетных курсах в Анталии (Турция).
В 2003 году, в Стамбуле, Татьяна Толстухина в качестве балетмейстера участвовала в постановке балета «Жизель», осуществляемой заслуженным деятелем искусств РФ, профессором Германом Николаевичем Прибыловым.
В 2008 году Татьяна Толстухина окончила Московскую государственную академию хореографии (педагоги: Герман Николаевич Прибылов, Вера Николаевна Куликова, Ирина Юрьевна Сырова, Алла Георгиевна Богуславская, Юрий Петрович Бурлака).
В 2008–2023 годах Татьяна Толстухина являлась художественным руководителем хореографического отделения Нижегородского театрального училища имени Е.А. Евстигнеева.
С 2007 по 2023 год занимала должность балетмейстера Нижегородского государственного академического театра оперы и балета имени А.С. Пушкина. Как хореограф она участвовала в постановках танцев в операх «Пиковая дама», «Русалка», «Кармен», «Ханума», «Князь Игорь», «Отелло», «Травиата», «Черевички».
Также в качестве балетмейстера поставила танцы в опере-мюзикле Э. Фертельмейстера «Коко Шанель: страницы жизни» (2014), оперетте И. Кальмана «Мистер Икс» (2014), опере «Евгений Онегин», опере В.-А. Моцарта «Так поступают все женщины, или Школа влюблённых»; балетном спектакле–концерте «Старая фотография» (2015), ставшем одним из ключевых мероприятий празднования 70-летия Великой Победы; в балетах — «Одна любовь, одна жизнь», «Привал кавалерии», Вечере балета, посвящённом 200-летию М. Петипа, хореографической миниатюре «Старинная шкатулка».
Является лауреатом Премии города Нижнего Новгорода. Татьяна Толстухина — член жюри многих международных конкурсов и председатель Государственной экзаменационной комиссии.
С июля 2023 года — педагог-репетитор балетной труппы Приморской сцены Мариинского театра.
