Талгат Мусабаев родился 7 января 1951 года в поселке Каргалы Алматинской области.
Окончил Рижский институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола по специальности «Техническая эксплуатация авиационного радиооборудования», а также учился в Алма-Атинском аэроклубе ДОСААФ, в Ульяновском центре подготовки летного, диспетчерского и инженерно-технического составагражданской авиации стран-членов СЭВ и Актюбинском высшем летном училище гражданской авиации, где получил диплом инженера-пилота.
11 мая 1990 года решением государственной межведомственной комиссии рекомендован для обучения в центр подготовки космонавтов по курсу общекосмической подготовки от министерства гражданской авиации.
6 марта 1991 года приказом министра обороны СССР призван на действительную военную службу и зачислен кандидатом в космонавты-исследователи 4-ой группы отряда космонавтов ЦПК, где по завершению курса общекосмической подготовки ему была присвоена квалификация «космонавт-испытатель».
1 июля 1994 года совершил первый космический полет на космическом корабле «Союз ТМ-19» и орбитальный комплекс «Мир» в качестве бортинженера экипажа ЭО-16. Совершил два выхода в открытый космос общей продолжительностью 11 час. 07 мин. Продолжительность полета составила 126 суток.
С 29 апреля 1995 года ― инструктор-космонавт-испытатель.
29 января 1998 года совершил второй космический полет в качестве командира космического корабля «Союз ТМ-27» и орбитального комплекса «Мир» по программе ЭО-25 (НАСА-7/»Пегас. Во время полета выполнил 5 выходов в открытый космос общей продолжительностью 30 час. 08 мин. Продолжительность полета составила 207,5 суток.
С 28 апреля по 6 мая 2001 года состоялся третий космический полет в качестве командира космического корабля «Союз-ТМ32».
С 2003 года работал начальником боевой подготовки армейской авиации вооруженных сил РФ.
С 30 мая 2005 года ― генеральный директор АО «Совместное Казахстанско-Российское предприятие «Байтерек» по созданию космического ракетного комплекса «Байтерек» на космодроме «Байконур».
С 10 февраля 2007 года назначен председателем Аэрокосмического комитета министерства образования и науки РК.
С 11 апреля 2007 года является председателем национального космического агентства РК.
