Родился в Челябинской области. Лыжами увлекся в детстве. Когда семья переехала в Новосибирск, юный спортсмен записался в лыжнцю секцию "Динамо". В девятнадцать лет он уже дебютировал на зимней Спартакиаде народов СССР в Свердловске и стал победителем в лыжных гонках на дистанциях 5 и 10 км.

В 1966 году по совету старшего тренера сборной СССР по биатлону А.В. Привалова Тихонов переквалифицировался в биатлониста. Уже через два года спортсмен бежал на первом этапе эстафеты (4 х 7,5 км) за советскую сборную на Олимпийских играх в Гренобле в 1968 году. В этой эстафете команда завоевала титул чемпиона Олимпиады.

Упорным трудом Тихонов заработал славу классного гонщика и превосходного снайпера. Он часто выступал на самых сложных этапах в эстафетах - первом и последнем. На Олимпийских играх 1972 г. в Саппоро спортсмен бежал на первом этапе, а в Инсбруке (1976) выступал на последнем, четвертом этапе. Получив золотую медаль на Олимпийских играх в Лейк-Плэсиде в 1980 г. Тихонов стал первым в истории отечественного спорта четырехкратным победителем Олимпийских игр.

Тихогов - обладатель многочисленных правительственных наград за спортивные успехи ( орден Трудового Красного знамени, медали "За трудовую доблесть" и "За трудовое отличие"). Кроме того, спортсмен был награжден орденом Красной Звезды за задержание опасного рецидивиста в поезде Москва - Новосибирск.

В 1995 году Тихонова избрали президентом Союза биатлонистов России. Он также является преуспевающим бизнесменом, владельцем двух хлебопекарен -в Коломне и Зеленограде. В конце 1999 г. он участвовал в выборах на пост губернатора Московской области и вошел в тройку лидеров.