Родился 4 марта 1941 года. В 1964 году окончил химический факультет Бакинского государственного университета по специальности “Физическая химия”. В 1967 году защитил кандидатскую диссертацию на тему “Изучение реакции сопряженного дегидрирования этилбензола в стирол”, а в 1973 году – докторскую диссертацию на тему “Исследование кинетики и механизма реакций сопряженного дегидрирования и гидрогенолиза ряда практически важных углеводородов и их производных”.

В 1976 году был удостоен звания профессора по специальности “Физическая химия”. Будучи директором Энциклопедии Азербайджанской Республики, акад. Т.М.Нагиев одновременно является профессором кафедры “Физическая и коллоидная химия” БГУ.

Видный ученый в области биоимитационного катализа. Т.М.Нагиев выдвинул концепцию об интерференции сопряженных реакций, является автором макрокинетической теории когерентно-синхронизированных химических и биохимических реакций. Важное место в ряду фундаментальных научных достижений Т.М.Нагиева занимают предложенные  им новые HO•2-зависимые элементарные реакции с соответствующими кинетическими параметрами. Широкое признание получили  индуцированные пероксидом водорода новые свободно-радикальные реакции окисления – реакции окислительной фиксации атмосферного азота, совместного дегидрирования, эпоксидирования, гидроокисления алканов и алкенов и окисления метана в метанол, формальдегид и газ, в состав которого входит водород.

Проделал существенную работу в области разработки принципа аккумуляции энергии в химических и биологических системах. В настоящее время под его руководством успешно разрабатываются научные принципы создания биомиметрических сенсоров, являющихся новыми аналитическими системами. Проводимые им научные исследования нашли отражение в 430 работах, 33 авторских свидетельствах, 5 патентах. Под его руководством подготовлено 20 кандидатов наук. В 2004 году был награжден орденом “Шохрат”, а в 2014 году удостоен звания лауреата Государственной премии.