თენგიზ ონიანი 1928 წლის 25 ივნისს ლენტეხის რაიონის სოფელ სასაშში დაიბადა. აქვე დაამთავრა საშუალო სკოლა და მშობლიურ სკოლაშივე ფიზიკა-მათემატიკის მასწავლებლად დაიწყო მუშაობა. დიდი ფიზიკური ძალისა და სპორტული მონაცემების გამო მაშინდელი ფიზკულტურის ინსტიტუტის სტუდენტი გახდა, სადაც ცოდნას მოწყურებული ახალგაზრდის ინტერესი, როგორც ჩანს, სრულად ვერ დაკმაყოფილდა და მალევე ივანე ჯავახიშვილის სახელობის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ბიოლოგიის ფაკულტეტზე გააგრძელა სწავლა, რომელიც დაამთავრა 1954 წელს.

ნეიროფიზიოლოგიის სფეროში მუშაობა 1950-იანი წლებიდან, აკადემიკოს ივანე ბერიტაშვილის ხელმძღვანელობით დაიწყო და სულ მალე ბერიტაშვილის წარმატებული მოწაფე გახდა.

1954-1958 წწ. იყო თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ადამიანისა და ცხოველთა ფიზიოლოგიის კათედრის ასისტენტი; 1958-1962 წწ. ფიზიოლოგიის ინსტიტუტის უმცროსი, 1962-1967 წწ. - უფროსი მეცნიერ თანამშრომელი. 1968 წლიდან თ. ონიანი ხელმძღვანელობდა ფიზიოლოგიის ინსტიტუტის ძილ-ღვიძილის ციკლის ნეირობიოლოგიის ლაბორატორიას; 1975-1980 წწ. იყო ივანე ბერიტაშვილის ფიზიოლოგიის ინსტიტუტის დირექტორი.

1958 წელს თ.ონიანმა დაიცვა საკანდიდატო დისერტაცია თემაზე  "ნერვ–კუნთოვანი აპარატის შედარებითი ფიზიოლოგიის საკითხები". სადოქტორო დისერტაცია თემაზე "მემბრანო-მიოფიბრილური ურთიერთობანი კუნთოვან ბოჭკოში" დაიცვა 1964 წელს.

1979 წელს თენგიზ ონიანი საქართველოს მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის ერთ-ერთი ყველაზე ახალგაზრდა აკადემიკოსი გახდა. მისმა მონოგრაფიებმა ნეიროფიზიოლოგებისთვის უმაღლესი ჯილდოები - ივანე ბერიტაშვილისა და ივანე თარხნიშვილის სახელობითი პრემიები მიიღო.

ათეულობით წლების განმავლობაში თენგიზ ონიანის ხელმძღვანელობით ჩატარებული კვლევები საფუძვლად დაედო საქართველოში ძილის მედიცინის განვითარებას, მის მიერ მიღებულმა სამეცნიერო შედეგებმა მნიშვნელოვნად შეცვალა ძილის ფენომენოლოგია, წარმოდგენები ძილის ფაზათა ნეირობიოლოგიურ მექანიზმებსა და ფუნქციებზე ნორმისას და სხვადასხვა პათოლოგიის დროს.

აკადემიკოს თენგიზ ონიანის წვლილი მოტივაციურ-ემოციური რეაქციების ნეიროფიზიოლოგიის, ძილის ფენომენოლოგიის, ძილ-ღვიძილის ციკლის ნეიროფიზიოლოგიური მექანიზმებისა და ფუნქციური დანიშნულების, ძილის დარღვევათა პათოფიზიოლოგიის კვლევაში ზედმიწევნით არის ასახული მის მეცნიერულ მემკვიდრეობაში, რაც სამასამდე სამეცნიერო სტატიას, ექვს თემატურ კრებულს და სამ მონოგრაფიას შეადგენს, მათ შორის "ნერვ–კუნთოვანი აპარატის შედარებითი ფიზიოლოგია" (1965), "მემბრანო–მიოფიბრილური ურთიერთობანი კუნთოვან ბოჭკოში" (1970), "ლიმბრული სისტემის ინტეგრაციული ფუნქცია" (1976).

აკადემიკოს თენგიზ ონიანის სახელს უკავშირდება ბევრი ახალგაზრდის დაინტერესება მეცნიერებით, კერძოდ, ნეიროფიზიოლოგიით. მისი ხელმძღვანელობით შესრულებულია 30-მდე საკანდიდატო, 7 მეცნიერებათა დოქტორისა და 3 აკადემიური სადოქტორო დისერტაცია. ბატონი თენგიზის აღზრდილები წარმატებით განაგრძობენ მეცნიერულ მოღვაწეობას მის მიერ 50 წლის წინ დაფუძნებულ ძილ-ღვიძილის ციკლის ნეირობიოლოგიის ლაბორატორიაში, საქართველოს სხვადასხვა უნივერსიტეტში, ამერიკის შეერთებული შტატებისა და გერმანიის სამეცნიერო ლაბორატორიებში.

ბატონი თენგიზი 1980 წლიდან სიცოცხლის ბოლომდე ხელმძღვანელობდა საქართველოს მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის ფიზიოლოგიისა და ექსპერიმენტული მედიცინის (შემდგომში - ფიზიოლოგიისა და მედიცინის) განყოფილებას, იყო საქართველოს პარლამენტის მეოთხე მოწვევის წევრი. გამორჩეული პიროვნული და მოქალაქეობრივი თვისებების, დიდი მეცნიერული ავტორიტეტისა და დამსახურების გამო მიღებული ჰქონდა საქართველოს სახელმწიფო ჯილდო - „ღირსების ორდენი“.