Окончила Географический факультет МГУ в 1974 г. Научную работу начала в Комплексной Восточной экспедиции геофака МГУ, занимаясь проблемами природопользования Дальнего Востока. В Институте географии с 1978 г. Кандидатскую диссертацию картографированию воздействия человека на природу, защитила в 1984 г. В 1980-х гг. под руководством Т.Г. Руновой работала в международной научной группе стран СЭВ. Была ответственным исполнителем и соавтором серии карт, показывающих специфику природопользования и переходных экономик стран Центральной и Восточной Европы, изданных в Австрии и во Франции. В 1990-х гг. сосредоточилась на исследовании актуальных проблем переходного периода в России. В рамках проектов Центра изучения российских земель проводила подробные полевые исследования в разных регионах. В конце 1990 и в 2000х гг. полевые исследования сельской местности продолжились по проектам Института географии РАН и международным. В 2003 г. вышла книга «Сельская Россия на перепутье. Географические очерки». Докторскую диссертацию на тему «Территориальная организация сельскохозяйственной деятельности в Европейской части современной России» защитила в 2004 г. В 2006-2007 гг. в соавторстве с Г. Иоффе и Дж. Пэллот вышли две книги о сельской России.
Итогом многолетних исследований сельской местности России стала книга «Десять актуальных вопросов о сельской России. Ответы географа» (2013), которая в 2014 г. была отмечена премией за лучшую книгу в области общественно-научной литературы «Общественная мысль».
Параллельно проводились исследования российских городов и пригородов крупных центров, результатом которых стали монография совместно с А. Махровой и А. Трейвишем (Московская область сегодня и завтра…, 2008), а также ряд научных статей. С 2013 г. исследовала специфику российских дач в пригородах и в удаленных сельских районах, в т.ч. в рамках Угорского проекта НИУ ВШЭ (факультет социальных наук).
Принимала активное участие в создании подробных карт для Социально-экономического атласа России (2009) и Национального атласа почв РФ (2010).
В начале 2010-х гг. была ответственным исполнителем двух проектов, а в 2015-2019 гг. – руководителем трех проектов Программы Президиума РАН: «Пространственное развитие АПК: вызовы и ответы» и «Трансформация населенного пространства», «Эволюция и адаптация основных типов местности России к современным вызовам в разных географических условиях».
В 2013 г. была ответственным исполнителем и руководителем экспедиции проекта РГО «Путешествие из Петербурга в Москву: 222 года спустя», по результатам которого в 2015 г. издана коллективная монография с соответствующим названием в двух книгах.
С 2014 по 2018 гг. руководила проектом РНФ, результатом которого стала книга «Между домом и… домом. Возвратная пространственная мобильность населения России» о российских трудовых мигрантах и дачниках. А с 2019 по 2021 г. – руководила еще одним проектом РНФ, по итогам которого в 2021 г. издана монография «Староосвоенные районы в пространстве России: история и современность».
В 2018 г. стала лауреатом премии Президиума РАН имени А.А. Григорьева за выдающиеся работы в области географии.
Спецификой работы Т. Нефедовой служит большое внимание к картам, как инструменту исследования пространства в разных масштабах.
С 2005 по 2018 гг. читала два курса лекций на Географическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, с 2021 г. – в НИУ Высшая школа экономики (Факультет географии и информационных технологий). Параллельно по приглашению читала лекции в разных высших учебных заведениях.
Опубликовано свыше 270 научных работ и c более, чем 9000 цитирований (на февраль 2022 г.).