A missão do Projeto Tamar é proteger as tartarugas marinhas que ocorrem no Brasil. Com o tempo, porém, tornou-se evidente que o trabalho não poderia ficar restrito às tartarugas, pois uma das chaves para o sucesso desta missão seria o apoio ao desenvolvimento das comunidades costeiras, de forma a oferecer alternativas econômicas que amenizassem a questão social, reduzindo assim a pressão humana sobre as tartarugas marinhas.
As atividades são organizadas a partir de três linhas de ação: conservação e pesquisa aplicada, educação ambiental e desenvolvimento local sustentável. Desde o início, o Projeto desenvolve técnicas pioneiras de conservação e desenvolvimento comunitário, adequadas às realidades de cada uma das regiões onde mantém suas bases.
Ao proteger as tartarugas, promove também a conservação dos ecossistemas marinho e costeiro e o desenvolvimento sustentável das comunidades - estratégia de conservação conhecida como espécie-bandeira ou espécie-guarda-chuva.
Além das atividades de conservação dos ecossistemas marinhos, o Tamar se destaca também pelo trabalho de pesquisa, aumentando o nível de conhecimento sobre as populações de tartarugas marinhas. Os resultados obtidos são apresentados em congressos nacionais e internacionais, simpósios e workshops, e veiculados em jornais e revistas científicos.
Por meio de convênios e protocolos de cooperação técnico-científico com universidades brasileiras e estrangeiras, o Tamar realiza programas de estudos prioritários para conhecer melhor o ciclo de vida das tartarugas marinhas. Entre eles destacam-se telemetria por satélite e padrões genéticos em áreas de desova e não reprodutivas, além de pesquisa de medidas mitigadoras para diminuir a captura incidental na pesca.