თამარ პატარია „მშვიდობის, დემოკრატიის და განვითარების კავკასიურ ინსტიტუტში“ ევროპულ და ევროატლანტიკურ სტრუქტურებთან თანამშრომლობის პროგრამას ხელმძღვანელობს. იგი რამოდენიმე აკადემიური ნაშრომის, კვლევის და პოლიტიკის დოკუმენტის ავტორია. მისი სამუშაო სფეროებია: საქართველოს დემოკრატიული ტრანზიცია, საგარეო და უსაფრთხოების პოლიტიკა, კარგი მმართველობის მიმართულებით საქართველოს წინაშე მდგარი გამოწვევები. თამარი სხვადასხვა დროს გახლდათ არაერთი  საერთაშორისო პროგრამის კონსულტანტი და შემფასებელი. ამასთანავე იყო თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ლექტორი და მეცნიერ მუშაკი.

თამარ პატარაია შემდეგი პროფესიული ორგანიზაციების წევრია: კვარტალური ჟურნალის CONNECTIONS რედაქტორთა საბჭოს წევრი, პარტნიორობა თავდაცვის აკადემიებისა და უსაფრთხოების კვლევების ინსტიტუტების მშვიდობის კონსორციუმისთვის (2012 წლიდან). ასევე, ის „საქართველოს პოლიტიკური მეცნიერების ასოციაციის“ (2012 წ.) და „თავდაცვისა და უსაფრთხოების სამოქალაქო საბჭოს“ (2005 წ.) დამფუძნებელია.

სხვადასხვა დროს მუშაობდა მეცნიერ-თანამშრომლად და ლექტორად თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტში, კითხულობდა ლექციებს ილიას უნივერსიტეტში.

თამარ პატარაია ფლობს ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორის აკადემიურ ხარისხს თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან.