Christian Tomuschat studierte nach seinem Abitur 1955 in Stuttgart von 1955 bis 1959 Jura in Heidelberg und Montpellier, wurde 1964 promoviert und habilitierte sich 1970. Von 1972 bis 1995 war er Inhaber des Lehrstuhls für öffentliches Recht, insbesondere Völkerrecht an der Universität Bonn.
Er war Mitglied des UN-Menschenrechtsausschusses nach dem Internationalen Pakt über bürgerliche und politische Rechte von 1977 bis 1986. Von 1985 bis 1996 gehörte er der UN-Völkerrechtskommission an (Vorsitzender im Jahr 1992).
1997 übernahm er den Vorsitz der UN-Wahrheitskommission Comisión para el Esclarecimiento Histórico (CEH), die nach dem Friedensschluss zwischen der Regierung Guatemalas und der Guerillabewegung im Dezember 1996 ihre Arbeit zur Untersuchung der Menschenrechtsverletzungen im Bürgerkriegs-Guatemala aufnehmen und ihren endgültigen Bericht am 25. Februar 1999 vorlegen konnte.
Er machte sich unter anderem einem Namen durch seine Gutachten bezüglich der Entschädigung italienischer Zwangsarbeiter, sowie der (ungeklärten) Morde an Gewerkschaftern des Daimler Benz-Werkes in González Catán (Argentinien)[2].
Im Dezember 2008, als Deutschland gegen Italien ein Verfahren vor dem Internationalen Gerichtshof anstrebte, wurde Tomuschat zum Deutschland repräsentierenden 'co-agent' ernannt. Der Fall beschäftigt sich mit einer Verletzung des Prinzips der Staatenimmunität durch Italien, als dessen Oberster Gerichtshof zivilrechtliche Ansprüche ehemaliger italienischer Opfer von Nazi-Verbrechen vor italienischen Gerichten zuließ.[3]
Im Juni 2013 übernahm er das Amt eines der Vizekanzler des Ordens Pour le Mérite für Wissenschaften und Künste.[6] Im Jahre 2013 wurde er für sechs Jahre zum Präsidenten des Vergleichs- und Schiedsgerichtshofs im Rahmen der OSZE gewählt.
Im September 2019 gehörte er zu den etwa 100 Staatsrechtslehrern, die sich mit dem offenen Aufruf zum Wahlrecht Verkleinert den Bundestag! an den Deutschen Bundestag wandten.[7]