Tamara, geboren in Warschau als Tamara Gorska, groeide op in een welvarende en vooraanstaande Poolse familie. Haar vader was advocaat, haar moeder een bekende society-dame. In 1916 trouwde ze met de advocaat Tadeusz Lempicki en ging in Sint-Petersburg wonen waarvandaan ze vluchtten na de Oktoberrevolutie van 1917. Ze kwamen in Parijs terecht. In 1920 kreeg ze een dochter. Omdat haar man geen werk kon vinden, begon Tamara te schilderen voor hun levensonderhoud. Een reis door Italië die ze reeds in 1911 maakte en waar ze in contact kwam met de schilderkunst van de Renaissance was bepalend voor haar stijl. Haar eerste succes had ze met haar deelname aan de internationale Parijse Exposition des arts decoratifs et industriels modernes in 1925, de eerste grote art deco-tentoonstelling.

Binnen korte tijd groeide ze vervolgens uit tot een van de meest gewilde schilderessen van haar tijd. Ze schilderde veel werken met een lesbisch-erotische lading. Naakte vrouwen samen in verleidelijke poses of stoere, androgyne vrouwen. Steeds meer werd ze opgenomen in het wereldje van lesbische en biseksuele vrouwen in de literaire en artistieke kringen waarin Trefusis, Vita Sackville-West en Colette zich ook bewogen. Ze raakte ook bevriend met Suzy Solidor, een zangeres in nachtclub Boite de Nuit, die ze later schilderde. Uiteindelijk werd haar echtgenoot de vele escapades beu. In 1928 scheidden ze en in 1933 hertrouwde ze met een zeer rijke Hongaarse industrieel.

In het midden van de jaren dertig viel Tamara ten prooi aan ernstige depressies en stagneerde haar artistieke productie. Na de oorlog ging ze weer aan schilderen, maar zonder succes. In de jaren vijftig probeerde ze nog wel haar stijl aan te passen aan de toen populaire abstracte kunstvormen, maar ze haalde nooit meer de status die ze in de jaren twintig en dertig had. Pas vanaf het einde van de jaren zestig ontstond er weer een hernieuwde belangstelling voor haar werk door de toen in zwang gekomen ’poster-cultuur’.