Первый матч в профессиональном турнире Тамарин Танасугарн провела в 1990 году в квалификационном раунде турнира ITF в Бангкоке, когда ей не было ещё 13 лет. В августе 1992 года, в 15 лет, дошла до финала турнира ITF в Тайбэе. С 1993 года выступает за сборную Таиланда в Кубке Федерации. В этом же году завоевала свой первый титул, выиграв турнир в Маниле (Филиппины) и провела свой первый матч в основной сетке турнира Женской теннисной ассоциации (WTA) в Паттайе (Таиланд).

В 1996 году Тамарин Танасугарн впервые в карьере выходит в финал турнира (в Паттайе). На Олимпиаде в Атланте ей доверено нести флаг таиландской делегации на церемонии открытия игр. На Олимпиаде она участвует в турнире женских пар с Бенджамас Сангарам; таиландская пара выигрывает у соперниц из Греции и КНР и в четвертьфинале уступает будущим бронзовым призёрам, Аранче Санчес и Кончите Мартинес из Испании. В ноябре 1996 года Танасугарн входит в число ста сильнейших теннисисток мира согласно рейтингу WTA. По итогам года она была признана «спортсменкой года» в Таиланде.

В июне 1997 года Танасугарн вошла в число 50 лучших теннисисток планеты в одиночном разряде, а в январе 1998 года завоевала свой первый титул в турнирах WTA, выиграв в паре с японкой Наной Мияги турнир в Окленде (Новая Зеландия). Спустя несколько дней она дошла до 1/8 финала Открытого чемпионата Австралии в одиночном разряде, обыграв в третьем круге шестую ракетку мира Иву Майоли. Летом она также дошла до 1/8 финала на Уимблдонском турнире, где проиграла первой ракетке мира Мартине Хингис. В начале 2000 года в престижном выставочном турнире, Кубке Хопмана Танасугарн с Парадорном Шричапаном доходят до финала, где уступают команде ЮАР. По ходу турнира Танасугарн побеждает Ай Сугияму и Елену Докич. В 2000 году она выигрывает свой второй турнир в парах и вторично выходит в финал турнира в одиночном разряде. Она участвует в Олимпийском турнире в Сиднее в одиночном разряде, но доходит только до второго круга, где её останавливает Винус Уильямс. В парном разряде они с Бенджамас Сангарам снова одерживают две победы, в том числе и над посеянными четвёртыми Наной Смит и Сугиямой, но в четвертьфинале уступают будущим вице-чемпионкам, бельгийкам Кристи Богерт и Мириам Ореманс.

В феврале 2002 года Танасугарн впервые входит в первую двадцатку рейтинга WTA, а в 2003 году выигрывает свой первый турнир WTA в одиночном разряде (в Хайдерабаде, Индия); к этому моменту в её активе уже три титула в парах. Позднее в том же году она выиграла ещё два турнира в парах, оба с Марией Шараповой.

В 2004 году Танасугарн вместе с командой Таиланда удаётся пробиться в Мировую группу Кубка Федерации. Она выигрывает все шесть своих матчей в этом сезоне Кубка Федерации, в том числе и у австралиек Николь Пратт и Саманты Стосур в матче плэй-офф Мировой группы. Она также участвовала в Олимпийских играх в Афинах, третьих в её карьере, но проиграла уже в первом круге сопернице из Индонезии. В парном разряде она дошла до четвертьфинала Открытого чемпионата США в паре с Лизель Хубер (ЮАР); будучи посеяны седьмыми, в третьем круге они обыграли посеянных десятыми Пратт и Эмили Луа, а в четвертьфинале уступили Сугияме и Елене Дементьевой. Перед этим они с Хубер вышли в финал единственного в карьере Танасугарн турнира I категории в Монреале, победив в полуфинале первую пару мира Руано Паскуаль—Суарес. После этих успехов Танасугарн поднялась на самое высокое в своей карьере 15 место в рейтинге теннисисток в парном разряде, но затем в её игре начался спад, продолжавшийся больше трёх лет.

Сезон 2007 года оказался для Танасугарн неудачным: ни на одном крупном турнире ей не удалось выиграть два матча подряд. В определённой степени ей удалось реабилитироваться в летней профессиональной лиге World TeamTennis, где она, выступая за клуб «Springfield Lasers», была признана самым полезным игроком лиги.

Танасугарн снова добивается успехов в 2008 и 2009 годах. За эти два года она:

В 2008 году она также принимает участие в Олимпиаде в Пекине, но опять проигрывает в первом круге. 2010 год Танасугарн также начала удачно, вторично выиграв парный турнир в Паттайе и выйдя в финал этого турнира в одиночном разряде, где уступила посеянной первой Вере Звонарёвой.