캘리포니아주 오클랜드에서 중국인 이민자 존과 데이지 탄 사이의 세 자녀 중 둘째로 태어났다. 캘리포니아주 샌호세 주립대학에서 영어와 언어학 학사 및 석사 학위를 받았고, 캘리포니아 대학 산타크루즈와 버클리에서 박사 과정을 수강했다. 재학 시절 탄은 교환수 , 웨이트리스, 바텐더, 피자 제작자 등 여러 가지 일을 하다가 작가 생활을 시작했다. 프리랜서 비즈니스 작가로서 AT&T , IBM , Bank of America , Pacific Bell 등에서 가명으로 프로젝트를 진행하며 주 90시간씩 일하곤 했다.

1985년부터 첫 소설인 『조이 럭 클럽』을 쓰기 시작했다. 단편으로 시작한 원고를 장편으로 발전시켜 1987년 마침내 GP Putnam's Sons와 출간 계약을 맺었는데, 출간된 첫해 하드커버만 20만 부 넘게 판매되었다. 1991년까지 이미 17개 언어로 번역되었고, 1993년에는 웨인 왕 감독의 장편 영화로 각색되어 한국에도 소개되었다. 탄은 이 영화의 공동 제작자이자 공동 각본가였다. 이 밖에도 『부엌신의 아내』(1991), 『백 가지 비밀 감각』(1995), 『접골사의 딸』(2001), 『익사하는 물고기 구하기』(2005), 『경이의 계곡』(2013) 등 여러 편의 소설과 회고록 『운명의 반대편』(2003), 『과거가 시작되는 곳』(2017) 등을 비롯한 여러 작품으로 유명하다.

2005년 영연방 공로상을 받았고, 2021년에는 문학 문화에 기여한 공로를 인정받아 국립 인문학 메달과 칼 샌드버그 문학상을 수상했다. 2020년 USA TODAY에 의해 "Women of the Century" 중 한 명으로 선정되기도 했다. 현재 미국 예술문학아카데미와 예술과학아카데미 회원이며, 미국조류보존협회 이사이기도 하다. 2024년 자연 에세이 『뒷마당 탐조 클럽The Backyard Bird Chronicles』을 출간했다. 이 책은 출간 즉시 뉴욕 타임스 베스트셀러 1위에 올랐으며, 54주 이상 리스트에 머물고 있다. 지금까지 미국에서만 35만 부 이상 판매되었다. 샌호세 시절 만난 루 드마테이와 1974년 결혼했으며, 현재 남편과 함께 캘리포니아 소살리토와 뉴욕시에서 산다.