Выйдя в отставку, Тарханов в 1894-1895 учебном году, будучи приват-доцентом, приступает к чтению лекций по общей физиологии в Петербургском университете. В 1901 году Тарханов выбывает из состава приват-доцентов Петербургского университета.
В 1900 году, рано утром, И.П. Павлов едет на квартиру к Тарханову, чтобы поздравить от имени физиологической кафедры Военно-медицинской академии, которую он занял после ухода Тарханова. Тарханов в этот день уезжал в Париж на всемирную выставку, на которой он получил за экспонаты орден Почетного легиона 3-й степени.
Известие о смерти Тарханова было для русской общественности совершенно неожиданным, так как Тарханов умер во время летних каникул на даче Антоколь в Карпатах. О болезни его в Петербурге не знали. Прах покойного привезли в Петербург 10 сентября 1908 года. На Варшавском вокзале собралось множество студентов, слушателей народного университета, представители интеллигенции. И. П. Павлов на панихиде у гроба покойного Тарханова произносит прочувствованную речь, и под его председательством проходит в Обществе русских врачей торжественное заседание, посвященное памяти И. Р. Тарханова. Погребение состоялось в Александро-Невской лавре, где на средства, собранные грузинской колонией, был в 1912 году поставлен памятник. Бюсты Тарханова и фигуры плачущей женщины были сделаны по модели вдовы покойного, скульптора Антокольской.
Профессору Тарханову принадлежат работы в различных областях физиологии. Наибольший интерес представляют его исследования по вопросам электрофизиологии, которые явились прямым продолжением работ И. М. Сеченова, одним из первых учеников которого он был. В числе первых он занимался экспериментальным изучением явлений суммаций в нервной системе (1869 г).
Исследуя биоэлектрические явления в животном организме, Тарханов впервые описал в 1889 году кожногальванический (КГР), или психогальванический, рефлекс, который обусловлен главным образом деятельностью потовых желез. Это явление изменения электрического сопротивления кожи как своеобразной реакции на эмоциональное возбуждение. КГР на протяжении многих лет изучают как физиологи, так и психологи, так как это очень чувствительный показатель, связанный с эмоциональным возбуждением. КГР является вегетативным компонентом ориентировочных, оборонительных и других рефлексов и легко воспроизводится условнорефлекторно. На этом принципе построен детектор лжи… далее
М.С. Шойфет, «Сто великих врачей»