Родился 13 апреля 1954 г. в г. Беслане Правобережного района Северо-Осетинской АССР (ныне Республика Северная Осетия - Алания).
В 1976 г. окончил факультет промышленного и гражданского строительства Северо-Кавказского горно-металлургического института (ныне Северо-Кавказский горно-металлургический институт - Государственный технологический университет) по специальности "инженер-строитель", в 1989 г. - аспирантуру Академии общественных наук при ЦК КПСС.
Кандидат исторических наук. В 1989 г. в Академии общественных наук при ЦК КПСС защитил диссертацию на тему "Работа партийных комитетов по формированию высокой политической культуры хозяйственных руководителей".
В 2002 г. в Институте сравнительной политологии РАН защитил диссертацию доктора экономических наук на тему "Этнополитические и региональные проблемы развития российского федерализма".
Профессор кафедры социологии и политологии Северо-Кавказского горно-металлургического института (2007).
Работать начал мастером участка передвижной механизированной колонны (ПМК-815) треста "Севкавэлеваторстрой".
С 1978 г. работал в комсомольских организациях Северо-Осетинской АССР: в 1978-1979 гг. - главный инженер штаба студенческих строительных отрядов Северо-Осетинского обкома ВЛКСМ, с 1972 по 1982 г. - второй, первый секретарь Правобережного районного комитета ВЛКСМ (Северо-Осетинская АССР).
В 1982 г. был переведен в Москву, работал инструктором отдела комсомольских организаций ЦК ВЛКСМ.
В 1983 г. вернулся в Северную Осетию, где был избран первым секретарем областного комитета ВЛКСМ.
В 1985 г. стал депутатом Верховного совета Северо-Осетинской АССР.
В 1989-1990 гг. - инспектор Северо-Осетинского обкома КПСС.
С 1990 по 1994 г. - председатель исполнительного комитета Правобережного Совета народных депутатов.
В 1994 г. избран первым заместителем председателя Верховного совета Республики Северная Осетия - Алания.
С 1995 по 1998 г. занимал должность главы администрации Правобережного района Северной Осетии.
В феврале 1998 г. по предложению избранного президента Северной Осетии Александра Дзасохова Таймураз Мамсуров был назначен председателем правительства республики.
25 апреля 1999 г. был избран депутатом парламента республики II созыва. В октябре 2000 г., после ухода спикера парламента Вячеслава Паринова, Таймураз Мамсуров был избран новым председателем парламента (переизбран в 2003 г.).
В 2005-2015 гг. - глава Республики Северная Осетия - Алания. 7 июня 2005 г. республиканский парламент утвердил Таймураза Мамсурова на посту президента Северной Осетии по представлению главы государства Владимира Путина. В тот же день состоялась церемония инаугурации. С 1 января 2006 г. Таймураз Мамсуров являлся главой республики (в связи с изменением названия должности руководителя Северной Осетии). 29 апреля 2010 г. парламент республики вновь утвердил его на посту руководителя Северной Осетии по представлению президента РФ Дмитрия Медведева (инаугурация состоялась 7 июня). 5 июня 2015 г., в связи с истечением срока полномочий, Таймураз Мамсуров был освобожден от должности главы региона.
В 2007 и 2011 гг. участвовал в выборах в Государственную думу РФ V и VI созывов, возглавляя региональные списки кандидатов партии "Единая Россия" от Республики Северная Осетия. Оба раза, после прохождения партии в Думу, от депутатского мандата отказывался.
21 марта 2012 г., одновременно с исполнением полномочий главы республики, был назначен специальным представителем президента РФ по Южной Осетии.
С сентября 2015 г. - член Совета Федерации РФ (сенатор), представитель от исполнительного органа государственной власти Республики Северная Осетия - Алания. Наделен полномочиями сенатора 14 сентября 2015 г. указом главы Северной Осетии Тамерлана Агузарова. Вновь был наделен полномочиями члена Совфеда в сентябре 2016 г., сентябре 2021 г.
Секретарь политсовета Северо-Осетинского регионального отделения Всероссийской политической партии "Единая Россия" (2002-2008). Член высшего совета партии "Единая Россия" (2007-2016).
Президент Федерации баскетбола Республики Северная Осетия - Алания.
Награжден орденами Александра Невского (2021), "Знак Почета" (1986), "За заслуги перед Отечеством" IV и III степеней (2012, 2024), Дружбы (2014), медалью "За трудовое отличие" (1981). Имеет благодарность президента (2008) и правительства РФ (2018), Почетную грамоту правительства РФ (2023).
Награжден также орденом "Уацамонга" (Южная Осетия, 2010). Имеет награды Русской православной церкви - орден Благоверного князя Даниила Московского II степени (2002), координационного центра мусульман Северного Кавказа - ордена "За заслуги перед Уммой" II и I степеней и др.
Автор монографий "Регионы - центр: проблемы согласования интересов" (2000), "Российский федерализм: национально-этнический контекст" (2001), литературно-художественного сборника "Построй свою башню" (2003) и др.