В 1966–1972 гг. работала под руководством А. А. Леонтьева в группе психолингвистики Научно-методического центра русского языка при МГУ имени М. В. Ломоносова. Результатом сотрудничества стала совместно разработанная модель порождения речи. С 1972 г. Т. В. Ахутина — сотрудник факультета психологии МГУ имени М. В. Ломоносова. В начале 1990-х гг. активно включается в работу над проблемами детской нейропсихологии и нейропсихологии нормы, в частности нейролингвистики нормы, разрабатывает методы диагностики, профилактики и коррекции трудностей обучения. Является членом Американской психологической ассоциации и Международного нейропсихологического общества.
Наиболее известные работы по психолингвистике: «Модель порождения речи по данным афазиологии» (1967), «Нейролингвистический анализ динамической афазии» (1975, 2-е изд. — 2002), «Механизм порождения речи по данным афазии: нейролингвистический анализ синтаксиса» (1989), «Нейролингвистический анализ лексики, семантики и прагматики» (2014).