В годы культурной революции работал в деревне, собирал рис. Работал аранжировщиком в Пекинской опере. Поступил в Пекинскую консерваторию, испытал глубокое воздействие музыки Такэмицу.
В 1985 переехал в Нью-Йорк. Учился в Колумбийском университете. Открыл для себя музыку Джона Кейджа, Филипа Гласса, Мередит Монк, Стива Райха.
В честь передачи Китаю суверенитета над Гонконгом 1 июля 1997 была исполнена симфония Тань Дуня для виолончели соло (Йо-Йо Ма), симфонического оркестра, детского хора и колоколов из гробницы Маркиза И.
В 2000, вместе с С.Губайдулиной, О.Голиховым и В.Римом, участвовал в коллективном международном проекте заказанного Баховской академией г.Штутгарт сочинения на тему баховских «Страстей».
В 2008 году принял участие в проекте YouTube по созданию первого в мире симфонического интернет-оркестра, для которого Тань Дунь написал интернет-симфонию "Eroica".
Премия Гравемайера, премия Гленна Гульда, премия Грэмми и множество других наград.