铁木儿塔识，字九龄，康国王脱脱之子。其人气度宏伟，入国子学学习，聪颖过人。文宗初年(1328)，由同知都护府事升为礼部尚书，进参议中书省事，升陕西行御史台侍御史，但留京任奎章阁侍书学士，后出任大都留守，不久委任为同知枢密院事。后至元六年(1340)拜中书右丞，至正元年(1341)升中书平章政事。
伯颜罢相之后，政务多有所改进，铁木儿塔识尽心竭力地筹划。皇帝常到宣文阁向铁木儿塔识询问政事和治国方略，总是谈到深夜。至正三年，铁木儿塔识认为，祭祀天地之后，必有实惠于民，这样才顺天意，于是朝廷决定减半征收第二年百姓田赋。岭北地方寒冷，不能种庄稼，每年都是官府用盐换取富民的粮食运往北部边疆，这样人民虽多少得些利益，但官府则需要出大量食盐。铁木儿塔识则请求将输送到京师的米粟，分出一百万斛储于和林以备不时之需。日本商人百余人在海上遇风漂至高丽，高丽掠夺其货物，上表元朝，请求将日本人没为奴隶。铁木儿塔识坚持不可，他说“：天子要一视同仁，岂能乘人之险而图利，应发给他们路费，让他们回国。”过后，日本上表向元朝称谢。忽有日本僧人报告说，他们国家派人来刺探中国国事。铁木儿塔识说“：刺探在敌国之间是固有的事，今四海一家，刺探别人干什么呢？如果真有人刺探，正可让他亲眼看看中国之盛，回去报告国王，使日本向往和学习中国文化。”两浙、福建盐产量日增，而盐课更亏，江浙行省请求减少课额，铁木儿塔识奏请每年减征十三万引。
至正五年，拜御史大夫。他讲求稳重，顾大体，不以苛求、烦扰来树立自己的声威。他建议：“近年来大臣获罪，重者灭族，轻者没其妻子儿女为奴。祖宗圣训：父子有罪不相株连。请废除灭族及没妻子为奴之法。”朝廷采纳并定为成法。近畿饥民争赴京城乞食，铁木儿塔识奏请官府用罚贪赃犯的钱来卖米万石，交给近郊寺观为饥民施粥，所活者不可胜计。一年后，调任平章政事，且位列第一。皇帝巡视外省时，他留镇大都。按旧法：百姓向官仓买粮，因方式不同，价格亦不同，贪民从中谋利。铁木儿塔识请发米二十万石，遣官于市上售卖，五十文得米一升，使奸邪之人不能从中渔利。
至正七年，丞相缺人，顺帝召铁木儿塔识面谕道：“你先祖为我朝效力，成绩卓著，你能承继你祖上的职位，今命你为左丞相。”铁木儿塔识叩头辞谢，顺帝不允，只得受命。受命后，整顿朝廷纲纪，建立朝廷内外官员调剂之法：朝廷官员外出任职者，许面辞皇帝，听取皇帝的教训，责成政有实效；各州郡官吏贤能者，可依次提拔到朝廷任职。他将每年海运到京师的粮食，分出四十万石置于沿河各仓，以备荒年之需。原先规定，僧侣与一般平民都要为官府服劳役。中间有变化，僧侣不服役。现在又恢复原来的规定。孔子的后裔封为“衍圣公”，官阶为三品，铁木儿塔识奏请升为二品。他每年两次去国子学鼓励诸生学习。中书省惯例，用老臣参议大政方针，但已久不实行，铁木儿塔识请求恢复旧例，并起用腆合、张元朴等四人为议事平章。这一制度行之不到半年，朝廷救偏补弊之政逐渐兴起，大家都为之高兴。随皇帝到上京回来，入政事堂刚一日，忽然病卒，年四十六岁。赠开诚济美同德翊运功臣、太师、中书右丞相，追封冀宁王，谥“文忠”。
铁木儿塔识天性忠义，学术端正，对宋代程颐、程颢的著作深有研究。顺帝曾问他治国以何者为先，他回答说：“效法祖宗。”顺帝又说：“王文统是奇才，朕恨不得有这样的人。”他回答说“：世祖有尧、舜天资，王文统不劝皇帝实行以仁义治天下的王道，而崇尚以武力、权势和刑法治天下的霸道，急功近利，是世祖之罪人。如果今天有王文统这样的人，正应该疏远他，哪能任用他。”他重视征用隐士，认为应该优待提拔。修辽、金、宋三史，铁木儿塔识为总裁官，尽了他的努力，促使“三史”相继纂成。