Среди многочисленных наград Тао значатся Филдсовская премия, Международная премия короля Фейсала в области науки, премия Математического института Клэя, премия за прорыв в математике. Он является членом Лондонского королевского общества, иностранным членом Национальной академии наук США и членом-корреспондентом Академии наук Австралии. В 2006 году журнал «Popular Science» включил его в «Бриллиантовую десятку», а в 2015 году «Thomson Reuters» отметил его как одного из самых цитируемых ученых.
Теренс Тао работает на стыке областей гармонического анализа, уравнений в частных производных, комбинаторики и теории чисел, свободно перенося идеи между разделами и активно сотрудничая с коллегами по всему миру. Его блог «What’s new» — образец современной научной коммуникации: автор простым языком объясняет сложные концепции, делая их доступными для широкой аудитории.