2003 yılında Aydın Bulut’un yönettiği ve Kanal D'de yayınlanan Sultan Makamı adlı dizinin son 4 bölümünde oynayarak, dizi oyunculuğuna başladı.
Büyüküstün, 2004 yılında Kanal D’de yayınlanan Çemberimde Gül Oya, dizisinde Zarife karakteriyle hafızalara kazınmıştı.
Büyüküstün, Ihlamurlar Altında adlı dizide Bülent İnal ve Sinan Tuzcu ile başrolü paylaşarak, büyük bir çıkış yaptı.
Güzel oyuncu ileriki yıllarda 2014 yılında UNICEF Türkiye'nin iyi niyet elçisi seçilmiş; atv'de yayınlanan Kara Para Aşk dizisinde Engin Akyürek ile birlikte başrolü paylaşmıştı.
Kara Para Aşk dizisindeki rolüyle İhracatın Yıldızları ödülünü alırken, yine bu rolü ve yardımseverliği nedeniyle 14. Uluslararası Giuseppe Sciacca Ödülleri'nde En İyi Kadın Oyuncu seçilmişti.
40 yaşındaki başarılı oyuncu 28 Temmuz 2011 tarihinde Paris, Fransa'da kendisi gibi oyuncu olan Onur Saylak ile evlendi.
19 Ocak 2012 tarihinde ikiz kızlarını dünyaya getirdi. İki ismin evlilikleri 2017 yılında sona erdi.
40 yaşındaki ünlü oyuncu Tuba Büyüküstün 10 yaşında olan kızları ile yaptığı paylaşımlarla dikkat çekti.
Instagram hesabından sık sık kızları Maya ve Toprak ile neşeli anlarını paylaşan anne Tuba Büyüküstün ikizlerini de alarak İstanbul'u bir süreliğine terk etti.
Paris hakkında bir dergiye yaptığı konuşmada Tuba Büyüküstün, "Kızlarla birlikte şimdilik buradayız, ama ne kadar süreceğine dair plan yapmadık. Paris'i çok sevdiğimi ve tıpkı İstanbul gibi burada da kendimi evimde hissettiğimi hep söyledim Kızlar okula gidiyor, ben de günlük işlerimi hallediyorum" dedi.