Hatice Tuba Büyüküstün, 5 Temmuz 1982 tarihinde İstanbul'da dünyaya gelmiştir. Mimar Sinan Üniversitesi Sahne Dekorları ve Kostüm Tasarımı bölümünden mezun olan Büyüküstün, üniversite yıllarında reklam filmlerinde yer alarak oyunculuğa adım atmıştır. Bu dönemde, yönetmen Tomris Giritlioğlu ile tanışması onun kariyerinde bir dönüm noktası olmuştur. Giritlioğlu'nun yönettiği Sultan Makamı adlı dizinin son dört bölümünde rol alarak profesyonel oyunculuk kariyerine başlamıştır.
2004 yılında Çağan Irmak’ın yönetmenliğini üstlendiği Çemberimde Gül Oya adlı dizisinde canlandırdığı Zarife karakteri ile büyük bir çıkış yapmıştır. Aynı yıl, Cemal Şan’ın yönettiği Gülizar adlı televizyon filminde de başrolü paylaşmış ve Şevket Çoruh ile Yetkin Dikinciler ile birlikte kamera karşısına geçmiştir. Aynı dönemde, Babam ve Oğlum adlı filmde de yer alarak sinemadaki kariyerine adım atmıştır.
2006 yılında, Aydın Bulut’un yönettiği Ihlamurlar Altında adlı dizide Bülent İnal ve Sinan Tuzcu ile başrolü paylaşarak, izleyicilerle buluşmuştur. Bu dönemde aynı zamanda, ünlü oyuncu Jean-Claude Van Damme ile birlikte Sınav adlı sinema filminde rol almıştır.
2007 yılında ise, Antakya'da çekilen Asi adlı dizide Murat Yıldırım ve Çetin Tekindor ile başrolü paylaşarak, Türk televizyonunun en popüler yapımlarından birine imza atmıştır. Bu dizi, Ortadoğu'da büyük bir ilgiyle izlenmiş ve Türk dizilerinin uluslararası alanda tanıtılmasında önemli bir rol oynamıştır. Asi dizisi, 51. Monte-Carlo Televizyon Festivali'nde En İyi Pembe Dizi kategorisinde aday gösterilmiştir.
Tuba Büyüküstün, 2010 yılında Yusuf Kurçenli’nin yönettiği Yüreğine Sor filmiyle sinemada ilk başrolünü üstlenmiş, ardından atv’de yayınlanan Gönülçelen adlı dizide Cansel Elçin ile başrolü paylaşmıştır. Bu projeler, onun oyunculuk kariyerindeki başarısını pekiştirmiştir.
28 Temmuz 2011’de, Gönülçelen dizisinde birlikte rol aldığı oyuncu Onur Saylak ile Paris’te evlenmiştir. Ancak, 5 Haziran 2017’de çiftin evliliği sona ermiştir. Tuba Büyüküstün, 19 Ocak 2012 tarihinde ikiz kızlarını, Toprak ve Maya’yı dünyaya getirmiştir.
Büyüküstün, Türkiye’deki ve yurt dışındaki izleyiciler tarafından tanınan ve sevilen bir oyuncu olarak, her projede karakterine kattığı derinlik ve güçlü oyunculuğu ile adından söz ettirmeye devam etmektedir.
