Tambay 1977-ben került az F1-es mezőnybe a Surtees csapat autójával, de nem tudta magát kvalifikálni a Francia Nagydíjra. Ezek után váltott és a Theodore Racinghez igazolt, ahol háromszor is pontot szerzett első évében, ekkor figyelt fel rá a McLaren, de ott a következő másfél évben nem tudta megismételni a jó eredményeket. Az 1980-as idény kihagyása után visszatért az előző csapatához.
Az 1982-es szezonban a Kanadai Nagydíjon Gilles Villeneuve életét vesztette, a Ferrari pedig Tambay-t igazolta le a helyére, aki abban az évben megnyerte első versenyét, a Német Nagydíjon diadalmaskodott. Az 1983-as San Marinó-i Nagydíjat is megnyerte az olaszokkal, összesen 11 alkalommal állhatott dobogón, utoljára az 1985-ös San Marinó-i Nagydíjon, végül a Team Haasnal fejezte be pályafutását 1986-ban.
Visszavonulása után Forma–1-es versenyeket közvetítő francia televíziós-csatornáknál lett szakkommentátor és szakértő, majd Cannes egyik külvárosi kerületének polgármester-helyettese lett.
Tambay hosszú évek óta küzdött Parkinson-kórral, halálhírét a családja és a Ferrari is megerősítette.
We are all truly saddened by the news of the passing of Patrick Tambay. He was one of the true stars of the 80s winning two races with the Scuderia and contributing to winning the Manufacturers’ titles in 1982 and 1983. #RIPPatrick pic.twitter.com/hn6Yeq1kEe
— Scuderia Ferrari (@ScuderiaFerrari) December 4, 2022