Né le 7 mai 1936, Raphaël Tambyeff apprend le piano dès l'âge de quatre ans. C'est à Paris, à l'Ecole César-Franck et au Conservatoire National Supérieur de Musique, qu'il étudie l'Harmonie, le Contrepoint, la Fugue, l'Histoire de la Musique, et bien entendu, l'Orgue et l'Improvisation, avec pour maîtres Noëlie Pierront, Edouard Souberbielle et Rolande Falcinelli.
Il obtient son premier poste d'organiste à l'âge de quinze ans. En 1963, il est nommé titulaire des Grandes Orgues de Notre-Dame-de-Grâce-de-Passy à Paris, fonction qu'il occupera pendant trente-neuf ans. Entre 1979 et 2016, il est également titulaire des Grandes Orgues du Crématorium du Père-Lachaise à Paris.
En raison de son intérêt pour la musique contemporaine, il est sollicité par les compositeurs et donne de nombreuses œuvres en première audition. Invités des festivals, il donne régulièrement des concerts en France et à l'étranger (Allemagne, Angleterre, Canada, Espagne, Finlande, Hollande, Maroc, Suisse), et a gravé plusieurs enregistrements discographiques dont l'œuvre d'orgue de Dom Clément Jacob. De 1979 à 1993, il a souvent prêté son concours au sein des orchestres et des chœurs de Radio-France.
Sa rigueur, mais aussi son désir de communiquer, auxquels s'ajoutent des dons de pédagogue, en font un professeur apprécié. En 1990, il fonde l'Académie d'Orgue d'Anglet qu'il dirigea avec beaucoup d'enthousiasme durant vingt-quatre ans. En 1995, il crée la Classe d'Orgue au Conservatoire Municipal de Musique et de Danse de Carrières-sur-Seine où il enseigna pendant six ans. Il fait également partie de nombreux jurys d'examens et de concours internationaux. De 2002 à 2016, il est professeur d'orgue au Conservatoire International de Musique de Paris.