Научная деятельность

Работы Тамма И.Е. посвящены классической электродинамике, квантовой механике, теории твердого тела, физической оптике, ядерной физике, теории элементарных частиц, проблеме термоядерного синтеза, прикладной физике. В 1930 построил полную квантовую теорию рассеяния света в кристаллах, для чего осуществил квантование не только световых, но и упругих волн в твердом теле, введя понятие звуковых квантов, или фонов. Дал последовательный вывод формулы Клейна-Нишины для рассеяния света на электроне, что имело важное значение для утверждения релятивистского волнового уравнения Дирака для электрона. При этом впервые предложил новый метод вычислений в теории возмущений частицы, сильно облегчающих расчеты. 
Применив квантовую механику к теории металлов, показал (1932) возможность существования особых состояний электронов на поверхности кристаллов (уровни Тамма), совместно с С.П.Шубиным заложил основы квантовомеханической теории фотоэффекта в металлах (1931).Построил (1934) совместно с Д.Д.Иваненко одну из первых полевых теорий ядерных сил, которой впервые показал возможность переноса взаимодействий частицами конечной массы. В 1934 совместно с С.А. Альтшулером высказал идею, что нейтрон имеет магнитный момент. 
В 1937 вместе с И.М.Франком развил теорию излучения электрона, движущегося в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде, - теория эффекта Вавилова-Черенкова.
Идея тепловых колебаний атомов кристалла как совокупности квазичастиц, которые получили название фононов, впервые была предложена И.Е.Таммом в 1929 г. Понятие фонона широко используется в физике твердого тела.
В послевоенные годы первый начал исследования по проблеме термоядерного синтеза. В 1950 высказал идею термоизоляции горючей плазмы сильным магнитным полем и магнитного термоядерного реактора. 
Работы посвящены также проблеме взаимодействия релятивистских частиц. В 1945 дал приближенный метод рассмотрения частиц, отличный от метода теории возмущений (метод Тамма-Данкова). В 60-х годах стремился построить теорию элементарных частиц, включающую элементарную длину. 
 
В 1953 г. Тамм был избран действительным членом Академии наук СССР. Он являлся также членом Польской академии наук. Американской академии наук и искусств и Шведского физического общества. Он был награжден двумя орденами Ленина и орденом Трудового Красного Знамени и был Героем Социалистического Труда, Государственные премии СССР (1946, 1953). Золотая медаль М.В.Ломоносова(1968). Создал школу физиков-теоретиков. В 1929 г. Тамм написал популярный учебник «Основы теории электричества», который многократно переиздавался.