綿津見大神(海神)の子で、トヨタマビメの妹、神武天皇の母。天孫降臨の段およびウガヤフキアエズの段に登場する。トヨタマビメが産んだホオリの子であるウガヤフキアエズ(すなわちタマヨリビメの甥)を養育した、後にその妻となり、イツセ、イナヒ、ミケヌ、カムヤマトイワレビコ(神武天皇)を産んだ。古事記および日本書紀の第三の一書では、トヨタマビメは元の姿に戻って子を産んでいる所をホオリに見られたのを恥じて海の国に戻ってきたが、御子を育てるために、歌を添えて妹のタマヨリビメを遣わした、とある。日本書紀本文では、出産のために海辺に向かう姉に付き添い、後にウガヤフキアエズの妻となった、とだけある。第一の一書では、トヨタマビメが海の国へ帰る時に、御子を育てるために妹を留め置いた、とある。第四の一書では、一旦トヨタマビメは御子を抱いて海に帰ったが、天孫の御子を海の中に置いてはいけないとして、タマヨリビメに抱かせて陸に送り出した、とある。
【祀られている神社】(以下は祭神名として記載のある神社です。総称がある場合はそちらも参考にしてください)
葛飾八幡宮
知立神社
玉前神社