他于1918年毕业于莫斯科国立大学物理专业，并立即开始在高等院校的学术生涯。他曾执教了克里米亚和莫斯科国立大学工业和工程物理研究院，并在斯维尔德洛夫共产主义大学的受课。1927年他已达到教授的学衔。从1934年以来，他称为苏联科学院物理学院院士。

对于他的科学活动具有决定性的影响行使属曼德尔斯坦教授，从1920年代开始在他的指导下工作，一直到曼德尔斯塔姆在1944年死去。塔姆作为莫斯科大学的教授和物理学研究所的研究人员，对固体中漫射光的量子理论、光电效应、金属以及热核反应的控制方法等方面均有研究，并取得重要的成果。　随着1932年中子的发现，他对原子核中的质子与中子的作用力问题进行了理论上的探讨，并于1934年发表了《中子与质子间的交换力》。1933年，他简要地阐明了在半导体中电子表面态（塔姆能级）的存在。1934年他发表专题论文《中子的磁矩》。然而，塔姆最为著名的工作是对切伦科夫辐射所作的理论解释。1934年，切伦科夫发现了由γ射线轰击半透明介质而发射出一种微弱的、浅蓝色的辐射。塔姆与弗朗克在1937年提出的一种理论中，论述了这种辐射并不是由γ射线产生的，而是由于电子在介质中以大于光在介质中的速度运动时产生的。这种理论导致了对切伦科夫辐射的各种不同的应用，特别在核物理研究方面的应用尤为重要。他提出的解释基本核粒子相互作用的技术称为塔姆法。1933年苏联科学院会员，并于1953年成为院士。第二次世界大战之后，塔姆从事控制氢弹裂变的技术研究，以使这种聚为反应转入和平应用。1950年，他建议利用“箍缩效应”，用磁场把热等离子体（带电的原子碎片）控制在适当位置上。 由于他解释切伦科夫效应的显著成绩，塔姆教授于1958年和帕维尔·切伦科夫、弗朗克一起共同获得诺贝尔物理学奖。1963年曾在美国电视上呼吁国际裁军。为世界和平事业作了有益的工作。塔姆教授也从事过经典电动力学方面的研究，他所著的《电学原理》一书，很受我国物理工作者的欢迎。1971年4月12日卒于莫斯科，葬于新圣女公墓。