Gyarmathy Tihamér 1933-tól a Magyar Képzőművészeti Főiskola növendéke volt. 1937 és 1939 között Itáliában, Franciaországban és Németországban járt tanulmányutakon. Az útazás tapasztalatai és következményei elhatározó módon hatnak muvészi meggyozodésére, festészetének későbbi alakulására. Ismeretséget kötött Mondriannal, Beöthy Istvánnal, J. Arp-pal, A. Bretonnal, Max Billel. Elsô önálló kiállítását Párizsban, a másodikat Zürichben rendezte meg 1938-ban. Az egyetemes művészet, - amellyel szembesült, - nem egyszerűen követendő példa volt az ő számára, hanem inspiráló erő. Hazatérve került kapcsolatba Kassák Lajossal és Kállai Ernővel, a hazai avantgárd elkötelezett egyéniségeivel.

A negyvenes évek elejétől fest nonfiguratív képeket, s azokon mind a látottakat, tapasztaltakat, mind saját elméleti megállapításait igyekszik gyümölcsöztetni. 1945-ben az Európai Iskola tagja, majd 1946-ban az Elvont Művészek Magyarországi Csoportja és a Galéria a 4 Világtájhoz alapító tagja. 1947-ben kiállította képeit Párizsban, a Salon des Réalités Nouvelles tárlatán, 1948-ban pedig Budapesten volt egyéni kiállítása. Ebben az évben a csoportot feloszlatták, s tagjai nem állíthatták ki többé műveiket. Gyarmathy ekkor belső emigrációba vonult. Családja megélhetését húsz éven át fizikai, majd műszaki munkával biztosította. Amikor súlyos betegsége miatt nyugdíjazták, ugyan nehéz anyagi körülmények között, de ismét a festészetnek élhetett.

Művei a hatvanas évektől fogva külföldön is, itthon is kiállításokra kerülhettek. 1971-tôl kezdve többször járt Nyugat-Európában, 1973-ban pedig körutazást tehetett Afrikában is. Számos külföldi kitüntetést kapott. 1991-ben a Magyar Művészeti Akadémia, 1993-ban pedig a Széchenyi Művészeti Akadémia választotta tagjai sorába.