Мамсуров был основным претендентом на пост Главы республики после ухода А. С. Дзасохова в отставку в мае 2005. 7 июня 2005 его кандидатура была утверждена североосетинским парламентом.
Родился 13 апреля 1954 в городе Беслан Правобережного района СОАССР (ныне РСО-А).
В 1976 году закончил Северо-Кавказский горно-металлургический институт (факультет промышленного и гражданского строительства). Трудовую деятельность начал мастером участка ПМК-815 треста «Севкавэлеваторстрой».
С 1978 года находился на комсомольской работе. В 1982 году был переведён в Москву, где работал инструктором отдела комсомольских организаций ЦК ВЛКСМ.
В 1983 году вернулся в республику и был избран первым секретарём Северо-Осетинского обкома ВЛКСМ. С 1985 года постоянно избирался депутатом высшего законодательного и представительного органа власти республики.
В 1986 году поступил в аспирантуру Академии общественных наук при ЦК КПСС, в 1989 году защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата исторических наук.
По возвращении в республику работал инспектором Северо-Осетинского обкома КПСС, а с 1990 года -председателем исполнительного комитета Правобережного Совета народных депутатов г. Беслан.
В 1994 году был избран первым заместителем председателя Верховного Совета Республики Северная Осетия-Алания.
С 1995 года Мамсуров — глава администрации местного самоуправления Правобережного района Республики Северная Осетия-Алания.
С февраля 1998 года по октябрь 2000 года работал председателем Правительства РСО-Алания.
19 октября 2000 года Мамсуров был избран председателем Парламента Республики Северная Осетия-Алания второго, а в 2003 году — третьего созывов.
В марте 2002 года избран секретарём политсовета Северо-Осетинского регионального отделения партии «Единая Россия».
7 июня 2005 года Парламент РСО — А поддержал предложение Президента В. В. Путина о наделении Т. Д. Мамсурова полномочиями Главы Республики Северная Осетия — Алания.
25 сентября 2007 года Распоряжением Президента РФ Владимира Путина Глава Северной Осетии Таймураз Мамсуров включен в состав Президиума Государственного Совета Российской Федерации.
В октябре 2007 года решением Высшей Аттестационной Комиссии РФ Таймуразу Мамсурову присвоено ученое звание профессора кафедры социологии и политологии СКГМИ.
17 декабря 2007 года на VIII съезде Всероссийской политической партии «Единая Россия» Глава Северной Осетии Таймураз Мамсуров избран в состав Высшего совета партии.
29 апреля 2010 года Парламент РСО-А большинством голосов поддержал предложение Президента Российской Федерации Д. А. Медведева о наделении Т. Д. Мамсурова полномочиями Главы Республики Северная Осетия — Алания на второй срок.
21 марта 2012 года назначен специальным представителем Президента России по Южной Осетии.
Женат. Воспитывает сына и троих дочерей.