Elle commença à chanter dès six ans avec l'aide de son professeur, tout en prenant des cours de piano en parallèle. Elle poursuivit ses études dans l'école supérieure de musique Académie Sibelius, à Kuopio où elle commença à apprendre la flûte. Puis c'est au lycée de Savonlinna qu'elle s'ouvrit au théâtre et au chant classique qui devint rapidement sa matière de prédilection. En 2002, elle acheva ses études de chant classique au sein de l'académie de musique de Karlsruhe en Allemagne.
Tarja connaît déjà Tuomas Holopainen, co-fondateur et claviériste de Nightwish, depuis son enfance. En effet, ils jouaient tous deux dans la même formation de jazz à l'école primaire. En juillet 1996, Tuomas proposa à Tarja de chanter sur la démo de son groupe, qui deviendra le premier album de Nightwish : Angels Fall First. Lorsqu'il l'entendit chanter, Tuomas fut agréablement surpris. En effet, la jeune fille qui chantait du jazz quelques années auparavant chantait à présent comme à l'opéra et faisait des vocalises. Sa voix se révéla très adaptée aux compositions de Tuomas.

