En 1969, ce fils de fonctionnaire quitte la Guinée, fuyant la dictature de Ahmed Sékou Touré et rejoint à pied le Sénégal voisin. Il va ensuite en Côte d'Ivoire poursuivre ses études. Il rejoint la France en 1973 toujours pour étudier et y obtient un doctorat en biochimie de l'université de Lyon. Il a par la suite enseigné au Maroc et en Algérie. Depuis 2007, il est visiting professor au Middlebury College dans le Vermont aux États-Unis.
Tierno Monénembo publie son premier roman en 1979. Ses romans traitent souvent de l'impuissance des intellectuels en Afrique, et des difficultés de vie des Africains en exil en France. Il s'intéresse particulièrement à l'histoire et aux relations des noirs avec la diaspora émigrée de force au Brésil (Pelourihno). Il a récemment consacré un roman aux Peuls et une biographie romancée à Aimé Olivier de Sanderval, un aventurier et explorateur français, originaire de Lyon et Marseille (campagne Pastré), admirateur de leur civilisation et devenu un « roi » Peul (Le Roi de Kahel). À cette occasion, il revisite l'histoire coloniale pour faire entrer cette période controversée dans l'imaginaire romanesque.
Après cela, il travaille sur la vie d'un Peul guinéen, Addi Bâ, héros de la Résistance en France, fusillé par les Allemands (Le Terroriste noir), ainsi que sur les liens unissant la diaspora noire d'Amérique avec l'Afrique.
Tierno Monénembo était en résidence d'écrivain à Cuba lorsqu'il apprit qu'il était le lauréat 2008 du prix Renaudot. Sa récompense a toutefois mis en lumière la place grandissante qu'occupent les écrivains français d'origine africaine dans la littérature francophone{{refnec}}. Elle souligne également, même si Tierno Monénembo vit en Normandie comme sur les traces du poète-président sénégalais Léopold Sédar Senghor, qu'une partie de la littérature contemporaine en français se trouve au Sud.
{{refnec}} Resté relativement discret en 2009, tant sur le plan politique que littéraire, jusqu'au massacre de plus de 150 civils par l'armée le 28 septembre à Conakry, il écrit alors une tribune publiée dans Le Monde et intitulée « La Guinée, cinquante ans d'indépendance et d'enfer » pour condamner cette tuerie et appeler la communauté internationale à agir.