Tits studierte Mathematik in Brüssel. Bereits 1950 promovierte er, vier Jahre später wurde ihm die Venia legendi verliehen.

Zwischen 1948 und 1964 forschte und lehrte Tits an der Universität Brüssel sowie gelegentlich an verschiedenen amerikanischen Universitäten, besonders fruchtbar wurden für ihn drei Semester (1951-1952, 1963) am Institute for Advanced Study in Princeton. 1964 wurde er an die Universität Bonn als Ordentlicher Professor berufen. Von 1973 bis 2000 hatte er den Lehrstuhl für Gruppentheorie am Collège de France inne. Seit 1979 ist er Mitglied der französischen Akademie der Wissenschaften.

Schon mit seinen ersten Arbeiten erfuhr Tits internationale Anerkennung. Er befasste sich zu dieser Zeit mit den gruppentheoretischen Grundlagen der projektiven Geometrie. Mit seiner Habilitationsschrift gelangte er dann zum Schwerpunkt seiner wissenschaftlichen Tätigkeit. Er entwickelte eine wirksame Methode zur geometrischen Untersuchung der einfachen Lieschen Gruppen. Diese erwies sich auf viel breitere Gebiete (algebraische Gruppen, Kac-Moody-Gruppen etc.) anwendbar und wird jetzt unter dem Namen "Theorie der Gebäude" allgemein bekannt. Der daraus hergekommene Begriff "Zwillingsgebäude" hat in neueren Untersuchungen eine wesentliche Rolle gespielt. Die durch diese Theorie gesammelten Erfahrungen führten ihn — in Zusammenarbeit mit A. Borel und später mit F. Bruhat — zu grundsätzlichen Struktursätzen der "relativen" Theorie.

Er erhielt zahlreiche nationale und internationale Ehrungen und Auszeichnungen.