Глафира Тарханова родилась 9 ноября 1983 года в подмосковной Электростали. Родители — актеры кукольного театра. Сводные брат и сестра — Мирон и Иллария.
В 1998 году, будучи школьницей, Тарханова дебютировала в кино, сыграв в массовке в фильме Никиты Михалкова «Сибирский цирюльник».
Получив среднее образование, будущая звезда поступила в школу Галины Вишневской на отделение оперного пения, которую окончила в 2001 году.
Затем актриса продолжила обучение на актерском факультете школы-студии МХАТ (курс Константина Райкина), который окончила в 2005 году.
В 2002 года Глафира была принята в труппу театра «Сатирикон», где сыграла в спектаклях: «Деньги», «Маскарад», «Доходное место», «Шантеклер», «Ай да Пушкин…», «Король Лир», «Ричард III», «Колесо Фортуны», «Мужской аромат», «Укрощение», «Осторожно, женщины!», «Козлёнок в молоке», «Однажды дважды», «Тайга», «Папа, мама я и Офелия... или Мой папа — КВН-щик», «Это беспощадное искусство» и «Заяц Love story».
Первая известность пришла к актрисе в 2003 году благодаря роли Фионы Богуславской в фильме «Театральный блюз».
В 2005 году Глафира Тарханова вышла замуж за актер Малого театра Алексея Фаддеева. В браке у пары родились четверо сыновей: Корней (2008), Ермолай (2010), Гордей (2012) и Никифор (2017).
В 2006 году актриса сыграла роль Насти Громовой в сериале «Громовы», которая принесла ей широкую популярность.
Так известными киноработами Тархановой стали роли в фильмах и сериалах «Гибель Империи» (2005), «Громовы. Дом надежды» (2007), «Путь к себе» (2010), «Любовники» (2013), «Берега моей мечты» (2013), «Измены» (2015),« Синичка» (2018) и «Синичка-2» (2018).
В 2016 году актриса озвучила героиню Алису в российском анимационном детском мультсериале «Сказочный патруль».
В 2020 году Глафира Тарханова снова сыграла психолога Ульяну Синицыну в сериалах «Синичка 3» и «Синичка 4».
Супруг — Алексей Фаддеев, актер Малого театра (в браке с 2005 года)
Сын — Корней (род. 7 февраля 2008)
Сын — Ермолай (род. 9 ноября 2010)
Сын — Гордей (род. 2 ноября 2012)
Сын — Никифор (род. 19 сентября 2017 года)
2003 — Премия «Дебюты Москвы» за роль Полиньки в постановке «Доходное место»
2004 — Премия «Хрустальная Турандот» за роль в постановке «Ричард III»