Закінчив 1954 року Тбіліський університет, де й працював після випуску до 1958 року. Далі перейшов до Інституту фізіології АН Грузинської РСР. У 1970—1980 роках був його директором.
У 1979 році обраний академіком АН Грузинської РСР, а 1980 — академіком-секретарем Відділення фізіології і медицини.
Досліджував фізіологію головного мозку. Серед наукових інтересів: фізіологія сну та неспання, фізіологія лімбічної системи, механізми короткострокової пам'яті. Низку праць здійснив на нервово-м'язовому препараті хребетних і безхребетних.
У 1985 році в рамках Всесоюзного з'їзду фізіологів Тенгіз Оніані організував симпозіум з досліджень сну, а 1988 року — конференцію з сомнології[2].
Ониани Т. Н. Вопросы сравнительной физиологии нервно-мышечного аппарата. «Мецниереба», Тбилиси, 1964.
Ониани Т. Н. Мембранно-миофибриллярное взаимоотношение. «Мецниереба», Тбилиси, 1970.
Беленков, Н. Ю. Вальдман, А. В. Козловская, М. М. Ониани, Т. Н. Симонов, П. В. Хананашвили, М. М. Черкес, В. А. Экспериментальная нейрофизиология эмоций. «Наука», Ленинград, 1972.
Koridze, M. G., & Oniani, T. N. (1972). Effects of cingulate cortex lesions on emotional behavior and delayed responses in cats. Acta Neurobiologiae Experimentalis, 32(1), 9–18.
Oniani, T. N., Koridze, M. G., & Abzianidze, H. V. (1972). Electrical activity of the hippocampus during delayed responses and hypothalamic stimulation in the cat. Acta Neurobiologiae Experimentalis, 32(4), 799–816.
Ониани Т. Н. Интегративная деятельность лимбической системы. «Мецниереба», Тбилиси, 1980, 290 с
Ониани, Т. Н., Манджавидзе, С. Д., Гветадзе, Л. Б., Варазавшвили, П. Н. (1989). Организация нейронной активности поясной извилины коры головного мозга в цикле бодрствование-сон. Нейрофизиология = Neurophysiology, 21(6), 832–840.
Akhmetelashvili, O. K., Melkadze, I. A., Davitashvili, M. T., & Oniani, T. I. (2007). Effects of electric stimulation and destruction of caudate nucleus on short-term memory. Bulletin of experimental biology and medicine, 143(3), 302–304. https://doi.org/10.1007/s10517-007-0095-x
Basishvili, T., Eliozishvili, M., Maisuradze, L., Lortkipanidze, N., Nachkebia, N., Oniani, T., Gvilia, I. and Darchia, N. (2012), Insomnia in a Displaced Population is Related to War-Associated Remembered Stress. Stress and Health, 28: 186—192. https://doi.org/10.1002/smi.1421