Tina Desai empezó su carrera como exitosa actriz de publicidad, habiendo realizado más de cien anuncios. Debutó en la gran pantalla en 2011, dando vida al personaje principal de Arunima Dua en el dramático thriller del cine hindi YEH FAASLEY, estrenado en 2011. La película gira en torno a la búsqueda de verdad y justicia por parte de Arunima cuando es inducida a creer que su padre había matado a su madre cuando ella era apenas un bebé. Arunima emprende su personal lucha en un desagradable juicio contra su padre, que finalmente es condenado, hasta que un giro de la historia demuestra que todo fue un montaje perpetrado por un celoso amigo de su madre.
Desai protagonizó inmediatamente después SAHI DHANDHE GALATE BANDHE, una sátira política que también se estrenó en 2011. Su personaje, Neha, secuestra al hijo del gobernador de Delhi para lograr la atención del gobierno y abordar la cuestión de la expropiación forzosa de tierras de los agricultores.
Desai dio el salto al panorama internacional con la película original de EL EXÓTICO HOTEL MARIGOLD, donde interpretaba a la novia de Sonny, Sunaina. Sunaina es una chica moderna e independiente, pero, en el fondo, también es india y sabe que tiene que vencer la resistencia de la madre de Sonny a su matrimonio, ya que ella pertenece a una casta diferente.
A continuación, Desai actuó en TABLE no. 21, thriller producido por Eros Films y dirigido por Aditya Dutt, junto al veterano actor Paresh Rawel y Rajeev Khandelwal. TABLE no. 21 trata sobre un juego de verdad o atrevimiento que se juega para vengar la muerte del hijo de Paresh Rawel, que falleció debido a una desproporcionada novatada estudiantil.
Su siguiente proyecto, DUSHERA, un dramático thriller político, se encuentra actualmente en fase de postproducción. En este filme, Desai interpreta a la comisaria de policía Aditi Singh. Aditi y su marido, un especializado oficial de policía interpretado por Neil Nitin Mukesh, descubren las operaciones ilegales del gobernador del Estado y su cuñado, y, conjuntamente, trabajan para enfrentarse al sistema y hacer limpieza.
En cuanto a su historial académico, Desai tiene el Certificado indio de Estudios de Educación Secundaria (ICSE), ha estudiado en la Indian School of Commerce (ISC) y tiene una licenciatura en Administración de Empresas (especializada en el área de finanzas). Estudió interpretación con el veterano actor Anupam Kher, que cuenta con más de 300 películas en su haber y que dirige una escuela de interpretación muy respetada. Desai habla inglés, hindi y kannada, un idioma del sur de la India.