Tanya cofundó el grupo Throwing Muses con su medio hermana Kristin Hersh en 1983.

Tras separarse de Throwing Muses en 1991 prosiguió su trayectoria en bandas como The Breeders y Belly durante los 90.

Tanya Donelly es especialmente conocida por su labor como vocalista y compositora en Belly.

Banda con la que obtendría una candidatura a los premios Grammy en los 90 gracias al tema "Feed the Tree" ("Alimente/a al Árbol") que fue un hit nacional tanto en las emisoras de radio como en las de televisión estadounidenses.

Aunque Tanya Donelly canta principalmente sus propia música, en los últimos años ella adicionó a su repertorio covers de Robyn Hitchcock, Nina Simone, y The Beatles.