1923 წლის 23 ოქტომბერი იდგა, როდესაც ქუთაისში გამყრელიძეების ოჯახში მეორე ვაჟი, თამაზ გამყრელიძე დაიბადა. მამა შვილებისთვის ევროპული განათლების მიცემაზე ზრუნავდა. თბილისში გადმოსვლის შემდეგ ვალერიან გამყრელიძემ შვილები ჯერ გერმანულ ბაღში შემდეგ კი გერმანულ ათწლედში შეიყვანა.
1952 წელს აკადემიკოს გიორგი წერეთლის ხელმძღვანელობით დაამთავრა თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის აღმოსავლეთმცოდნეობის ფაკულტეტის ფილოლოგიის განყოფილება სემიტოლოგიის განხრით. პედაგოგის რჩევით სწავლა განაგრძო ლენინგრადში ასპირანტურაში დიაკონოვის ხელმძღვანელობით. სხვადასხვა ენების სიღმისეულად ცოდნამ საშუალება მისცა 1956 წელს საკანდიდატო დისერტაცია დაეცვა თემაზე „ხეთური ენის არაინდოევროპული ელემენტები“. 1962 წელს კი ახალგაზრდა მეცნიერი იცავს სადოქტორო დისერტაციას თემაზე ხეთური ენა და ლარინგარული თეორია. თამაზ გამყრელიძეს ნაშრომმა საყოველთაო აღიარება მოუტანა და ის ხეთოლოგიის ფუძემდებლად მიიჩნიეს. არაერთი სამეცნიერო ნაშრომის ავტორი წლებთან ერთად კიდევ უფრო დიდ წარმატებებს აღწევდა. თამაზ გამყრელიძე პარალელურად პედაგოგიურ მუშაობას იწყებს თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტში. 1964 წელს კი პროფესორის წოდება მიენიჭა. 1973 წლიდან გიორგი წერეთლის სახელობის აღმოსავლეთმცოდნეობის ინსტიტუტს ჩაუდგა სათავეში და მას 2005 წლამდე ხელმძღვანელობდა.
1974 წლიდან თამაზ გამყრელიძეს საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის აკადემიკოსად ირჩევენ. ქართველ მეცნიერს ევროპის წამყვან უნივერსიტეტებში ხშირად იწვევდნენ. 1971 წელს ამერიკის ლინგვისტური საზოგადოების საპატიო წევრი ხდება. 1979 წელს კი არჩეულ იქნა ამერიკის მეცნიერებათა აკადემიის საპატიო წევრად. 1980 წელს კი ბრიტანეთის აკადემიის კორესპონდენტ წევრად. თამაზ გამყრელიძე ევროპის ლინგვისტური საზოგადოების პრეზიდენტად აირჩიეს.
თამაზ გამყრელიძე იყო ის ქართველი მეცნიერი , რომელმაც 1989 წლის 9 აპრილის მოვლენების რეალობა მთელ მსოფლიოს გააცნო. საბჭოთა კავშირის სახალხო დეპუტატების ყრილობაზე მისი სიტვით გამოსვლა იმ დროისთვის გმირობის ტოლფასი იყო. მან საბჭოთა კავშირის იმდროინდელი პოლიტიკური და სამხედრო პირები ამხილა.
თამაზ გამყრელიძის დამსახურებაა ის რომ თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტს ივანე ჯავახიშვილის სახელი ეწოდა.
1991 წლელს პრეზიდენტმა ზვიად გამსახურდიამ თამაზ გამყრელიძე უნივერსიტეტის რექტორის მოვალეობის შემსრულებლად დანიშნა, თუმცა მეცნიერი საკუთარი სურვილით ამ თანამდებობიდანერთ კვირაში წავიდა. როდესაც უნივერსიტეტის საქმიანობას საფრთხე დაემუქრა თამაზ გამყრელიძე მან გამოაქვეყნა წერილი სათაურით ივანე ჯავახიშვილის მესამე სიკვდილი.
1992 წლიდან 2003 წლამდე საკანონმდებლო ორგანოს რამდენიმე მოწვევის დეპუტატი იყო, რომელიც საგარეო ურთიერთობების მიმართულებით მუშაობდა. საქართველოს სახელით ის ეუთოსა და გაეროს სხდომებზე არაერთხელ გამოსულა. უცხოელი მედიის კითხვაზე თუ რამ განაპირობა მეცნიერის პოლიტიკაში ჩართვა, თამაზ გამყრელიძე პასუხობს, რომ ეს კარგი ცხოვრების გამო არ ხდება, ეს ჩემთვის დიდი მსხვერპლია. მე როგორც კი დავინახავ ყველაფერი თავის კალაპოტში ჩადგება მაშინვე დავანებებ ამ საქმეს თავსო.
გამორჩეული ქართველი მეცნიერი, რომელმაც სიცოცხლეში არაერთი ჯილდო მიიღო უკანასკნელ გზაზე კოლეგებმა ახლობლებმა და მისმა სტუდენტებმა გააცილეს. თამაზ გამყრელიძე სიონის საკათედრო დაძრიდან გამოასვენეს და მშობლების გვერდით დაკრძალეს.
