1926-28-ban a pécsi egyetemen, 1928-29-ben, 1931-32-ben és 1937-38-ban a római Collegium Hungaricum ösztöndíjas tagjaként a római egyetemen tanult. 1930-ban Pécsett bölcsészdoktori, 1932-ban latin-olasz szakos tanári oklevelet szerzett. 1932-33-ban a pécsi egyetem olasz intézetében díjtalan gyakornokként dolgozott. 1933-tól a budapesti Berzsenyi Dániel Gimnáziumban óraadó, 1936-44-ben helyettes, majd rendes tanára. 1936-tól a pécsi egyetemen az olasz-magyar humanista kapcsolatok című tárgykör magántanára, Kovács Józseffel és Dénes Tiborral megalapította a Batsányi János Társaságot. 1936-42-ben a budapesti egyetemen humanista forrásgyakorlatokat tartott. 1945-46-ban a pécsi egyetem tanárképző tanfolyamán olasz irodalom, klasszika-filológiai és régi magyar irodalom előadásokat tartott. 1946-49-ben a Római Magyar Intézet igazgatója, nagy szerepet játszott az intézmény újjászervezésében. 1947-49-ben a római egyetemen a magyar nyelv és irodalom nyilvános rendes tanára volt. 1950-től haláláig a budapesti egyetem olasz nyelv és irodalom tanszékét vezette. 1950-től docens, 1951-től egyetemi tanár, 1952-ben az irodalomtudományok doktora lett. 1955-56-ban a nyelv- és irodalomtudományi kar dékánja volt. Egyidejűleg 1953-56-ban az MTA Irodalomtörténeti. Dokumentációs Központjának, 1956-57-ben az MTA Irodalomtörténeti Intézetében a világirodalmi osztálynak a vezetője volt. 1947-48-ban az olasz nyelvű Janus Pannonius című folyóirat, 1955-től haláláig a Filológiai Közlemények szerkesztésében tevékenykedett.
Kutatásainak középpontjában a magyarországi humanizmus, ezen belül Mátyás udvarának kultúrája és Janus Pannonius munkássága állt. Kiemelkedő dolgozatai azonban főként három tárgykörben születtek: a magyar humanizmus története, az olasz humanizmus belső mozgásának vizsgálata és a Dante-kutatás. Foglalkozott a magyarországi deák műveltséggel, a reneszánsz kor plebejus ideológiájával, a magyar dráma és színjátszás kezdeteivel, valamint Zrínyi Miklóssal. Tudományos pályája 1931-ben kezdődött A laikus mozgalom magyar bibliája című művével. A magyarság antik hagyományai című tanulmányában megfogalmazta tudományos kutatási programját. Kezdeményezte Dante öszes műveinek (Bp., 1962) magyar kiadását, szerkesztette a Dante a középkor és a renaissance között (Bp., 1966) című tanulmánykötetet, melynek két tanulmányát ő írta. Ez utóbbi nemzetközileg is elismert, méltó magyar hódolat volt a divino poéta születésének 700. évfordulójára. Foglalkozott a reneszánsz népi mozgalmaival, politikai ideológiájának kelet-európai elterjedésével, Mátyás egyéniségével, az udvarában kialakult humanista körrel. Sokat tett Janus Pannonius újrafelfedezéséért. Az 1972-es Janus Pannonius jubileum alkalmából szerkesztette válogatott verseit és az UNESCO támogatással megjelent francia-latin szövegű Carmina selectiorakat.
Középkori kultúra, középkori irodalom című művében a magyar irodalom kezdeteinél az udvar és a laikus mozgalmak kettős hatását tételezte fel. Elvitathatatlan érdeme, hogy elsőként vetette fel a laicizálódó magyar deák-réteg művelődési-irodalmi fontosságának szerepét. Az irodalom társadalmi rétegződésének vizsgálata, keletkezésének beágyazása a szociotörténetbe nála a nagy hatású francia Annales iskola néhány évvel később induló programját is megelőzte. Nemcsak forma- vagy motívumtörténeti háttér alapján mutatta fel a magyarországi középkor irodalmi hagyatékát, hanem a művek keletkezésének társadalomtörténeti hátterét is felvázolta. Lefordította Morus Tamás Utópiáját (Bp., 1943), Leonardo da Vinci: Válogatott írások (Bp., 1953.) és Rotterdami Erasmus A balgaság dicsérete (Bp., 1958) című művét.
A Magyar Tudományos Akadémia 1953. május 30-án levelező, 1973. május 11-én rendes tagjává választotta. Az Árgirus-széphistória című székfoglaló előadása 1954. április 19-én hangzott el. 1956-ban Kossuth-díjat kapott. 1962-től a Magyar Irodalomtörténeti Társaság alelnöke, 1960-tól a velencei Société Européenne de Culture végrehajtó bizottságának, 1964-től az Arcadia olasz irodalmi akadémia külső, 1971-től a padovai Centro Petrachesco tud. tanácsának, 1972-től a román Ovidianum Társaság tagja. 1970-től az Associazione Internazionale di Lingua e Letteratura Italiana elnöke. Az Olasz Nemzeti Dante Bizottság aranyérmével is elismerték munkásságát.
Fő művei: A laikus mozgalom magyar bibliája. Bp., 1931.; Callimachus: Tanulmány Mátyás király államrezonjáról. Bp., 1931.; Zrínyi, a költő. Bp., 1932.; Stílustanulmányok Mátyás király kancelláriájáról. Pécs, 1933.; A virtuális Magyarország. Bp., 1934.; Néhány adalék a magyarországi humanizmus történetéhez. Pécs, 1933.; Janus Pannonius bukása. Pécs, 1935.; Reneszánsz királyfiak neveltetése. Bp., 1935.; A magyar humanizmus kezdetei. Pécs, 1936.; Che cosa fu l'umanismo ungherese? Róma, 1937.; Az Albertiek édenkertje. Bp., 1937.; Kálti Márk Képes Krónikája. Bp., 1938.; Deákműveltség és magyar renaissance. Századok, 1939.; Mátyás király és a humanizmus. In: Mátyás király. Emlékkönyv születésének ötszázéves évfordulójára. Szerk.: Lukinich Imre. Bp., 1940.; Középkori kultúra, középkori költészet. Bp., 1941., új kiadása: 2006.; Mattia Corvino re umanista. Firenze, 1941.; L'Ungheria negli scritti degli umanisti italiani. Bp., 1941.; A magyarság antik hagyományai. Bp., 1942.; Le tradizioni classiche in Ungheria. Bp., 1944.; Caratteri ed aspetti dell'umanismo ungherese. Róma, 1947.; La Hongrie latine. Párizs, 1949.; A magyar vígjáték kezdetei. Bp., 1953.; A Huszita Biblia keletkezése. Bp., 1953.; A magyarországi humanizmus kora. Bp., 1955.; Régi magyar drámai emlékek. Szerk., bev. Dömötör Teklával. I-II. Bp., 1960.; Dante a középkor és renaissance között. Többekkel. Szerk. Bp., 1966.; Studi e ricerche umanistiche italo-ungheresi. Debrecen, 1967.; Az Argirus-széphistória. Bp., 1967.; Janus Pannonius - egy költői életpálya. Bp., 1972.; Élő humanizmus. Tanulmányok. Bp., 1972.; Az emberség műhelyei. Tanulmányok. Bp., 1973.
Róla szóló irodalom: Kardos Tibor irodalmi munkássága. (Lényegi bibliográfia.) Filológiai Közlemények, 1968.; Harmatta János: Kardos Tibor. Filológiai Közlemények, 1973.; Bán Imre: Kardos Tibor. Irodalomtörténeti közlemények, 1973.; Mezey László: Kardos Tibor Irodalomtörténet, 1974.; Székely György: Búcsú Kardos Tibor akadémikustól. MTA Nyelv- és Irodalomtudományok Osztályának Közleményei, 1974.; Harmatta János: Kardos Tibor. Magyar Tudomány, 1974.; T. Erdélyi Ilona: Kardos Tibor. Helikon, 1974.; Köpeczi Béla: Kardos Tibor emlékezete. Nagyvilág, 1974.; Takáts Gyula: Emlékezés Kardos Tiborra. In: Takáts Gyula: A harmónia keresése. Bp., 1979.; Tüskés Tibor: Kardos Tibor. Pécsi Szemle, 2006.
