ولد تميم برغوثي في القاهرة، والده الشاعر الفلسطيني مريد البرغوثي ووالدته الروائية المصرية رضوى عاشور. في ذلك العام، بدأت عملية السلام المصرية الإسرائيلية بزيارة الرئيس المصري آنذاك أنور السادات إلى القدس، تم على إثرها نفي عدد من الشخصيات الفلسطينية العامّة ممن كانوا يقيمون في مصر ومن ضمنهم الشاعر مريد البرغوثي الذي كان يعمل في إذاعة صوت فلسطين، وهي إذاعة المقاومة الفلسطينية آنذاك؛ أذاع مريد بياناً أدان فيه زيارة السادات للقدس. عرف تميم البرغوثي الوقائع السياسية في العالم العربي ومدى تأثيرها على الحياة الشخصية منذ سنوات عمره الأولى وقد أكمل دراسته الأساسية والثانوية في مصر حيث قرر والداه أن يتربى في بلد عربي على الرغم من منع أبيه من الإقامة في البلاد.
حصل تميم البرغوثي على شهادة البكالوريوس في العلوم السياسية من كلية الاقتصاد والعلوم السياسية في جامعة القاهرة، والماجستير في العلاقات الدولية والنظرية السياسية من الجامعة الأمريكية في القاهرة، ثم شهادة الدكتوراة في العلوم السياسية من جامعة بوسطن في الولايات المتحدة الأمريكية.
كتب تميم البرغوثي أول نصٍ له، وأسماه قصيدة، في سن السادسة، وأول نصٍ شعريٍ مضمّن في كتاب له كان في سن الثامنة.
في عام 1998، تمكن البرغوثي من العودة إلى فلسطين للمرة الأولى، وأقام أول أمسية شعرية له في فلسطين في ساحة قريبة من قريته دير غسانة، قضاء رام الله في الضفة الغربية؛ وفي رام الله كتب أول مجموعة شعرية أسماها " ميجنا " باللهجة الفلسطينية العامية، وصدرت عن بيت الشعر الفلسطيني عام 1999، في العام التالي صدرت مجموعته الشعرية الثانية "المنظر" باللهجة المصرية العامية عن دار الشروق في القاهرة، وكان أول ظهور جماهيري له في مصر في معرض القاهرة الدولي للكتاب في ذلك العام.
عشية الغزو الأمريكي للعراق عام 2003، اضطر تميم البرغوثي لمغادرة مصر بسبب معارضته للغزو وموقف الحكومة المصرية تجاهه واتهامه بتنظيم مظاهرات جامعته المناهضة للغزو الأمريكي للعراق، أثمرت هذه التجربة عن عملين ساهما في لفت الأنظار إلى تجربته الأدبية في مصر والعالم العربي، الأول " قالولي بتحب مصر" والذي كُتب باللهجة المصرية العاميّة، أما الثاني فهو قصيدة طويلة صدرت في كتابٍ مستقلٍ بعنوان "مقام عراق" وهي باللغة العربية الفصحى؛ تلقّى العملان صدىً كبيراً طيّباً، فبالإضافة لضغط عددٍ من الأدباء والكتاب المصريين في جرائد كأخبار الأدب والأهرام وضغط أساتذته وزملائه في جامعة القاهرة والجامعة الأمريكية وجامعة بوسطن ساهمت قصيدته في عودته إلى مصر. أما كتاب "مقام عراق" فقد أُلقي كاملاً في أمسية أقيمت في القاهرة احتفالاً بعودته. وقد وصفته جريدة الأهرام المصرية بكونه "كتاباً مختلفاً عن كل ما كتبه البرغوثي من قبل، بل ربما هو كتاب مختلف عن كل ما كُتب بالعربية، مزيج من التقنيات التي وجدها الشعار ضرورية لحفظ ثقافة كلّ ما فيها مهدد" وقد صدر الكتابان بعد كتابتهما بسنتين عام 2005 عن دار الشروق في القاهرة.
بعد حصوله على الدكتوراة عام 2004، عمل البرغوثي في قسم الشؤون السياسية بالأمانة العامة للأمم المتحدة، لجنة الحقوق الثابتة للشعب الفلسطيني، وعاد عام 2004 للعمل أستاذاً للعلوم السياسية في الجامعة الأمريكية بالقاهرة، إلا أن السلطات المصرية امتنعت عن إصدار تصريح عمل له في مصر بصفته أجنبيّاً، على الرغم من حقه في الجنسية المصرية عن طريق والدته، ما اضطره إلى مغادرة البلاد مرّة أخرى ملتحقاً ببعثة الأمم المتحدة في السودان، ثم عمل في ألمانيا باحثاً في معهد برلين للدراسات المتقدمة، ثم في واشنطن أستاذاً للعلوم السياسية في جامعة جورج تاون حتى عام 2011.
بين عامي 2011 و2014، عمل تميم البرغوثي استشاريّاً للجنة الأمم المتحدة الاقتصادية والاجتماعية لغرب آسيا، وقاد مجموعة بحثية لإصدار تقرير عن مستقبل العالم العربي حتى عام 2030.
في عام 2015، التحق بالعمل الدبلوماسي الدائم في اللجنة مساعداً للأمين التنفيذي ووكيلا للأمين العام للأمم المتحدة، وله عمود أسبوعي في جريدة الشروق المصرية من 2010 حتى 2014، وفي جريدة العربي اليوم وموقع عربي21 منذ 2015.
