Nació en Boulder, Colorado. Su padre fue maestro de distintas Universidades y colegios del medio oeste americano, la actividad académica de su padre lo orienta hacia las ciencias. Se graduó en 1931 en la Universidad de Wisconsin, donde inicio su trabajo en la investigación de los requerimientos nutricionales de bacterias. En 1937 ingresa como investigador a la Universidad de Stanford donde conoce a George Beadle, interesado por sus trabajos con Drosophila melanogaster, rechaza una propuesta de trabajo en la industria privada y se integra de lleno a la investigación junto con Beadle. El principal propósito de sus trabajos consistía en aislar las sustancias que conferían el color de los ojos a Drosophila melanogaster, trabajo que Beadle desarrollaba previamente, finalmente lograron determinar que las pteridinas y los homocromos eran las sustancias implicadas en la coloración; sin embargo lo que más llamo su atención fue la interacción gen-mutación-función. Tatum y Beadle deciden cambiar a Neurospora crassa, en donde sus conocimientos en nutrición de microorganismos son de gran ayuda. Ambos desarrollan una prueba sobre deficiencias nutricionales en bacteria, donde confirman que las mutaciones en genes específicos modifican la función de estos, en 1941 publican sus resultados. En 1945 Tatum se muda a la Universidad de Washington en San Luis y posteriormente se traslada a la Universidad de Yale. Continuo trabajando con Neurospora; para cambiar a Escherichia coli, con la que puede demostrar la recombinación bacteriana. Tatum regresa a la Universidad de Stanford en 1948 y en 1956 funda el Departamento de Bioquímica. El Instituto Rockefeller lo invita a participar como director y acepta en 1957, un año después recibe el premio Nobel de Medicina y Fisiología de 1958. Fue jefe editorial de las revistas Genetics, Science y The Journal of Biological Chemistry. Debido a complicaciones provocadas por un enfisema pulmonar Edward Lawrie Tatum, murió en 1975 de un paro cardiaco.
