Его детство и юность были безрадостными: ни любовь матери, ни попечение мудрого воспитателя Ментора не могли заменить ему отца, ушедшего в поход на далекую Трою. Телемах ничего не знал о судьбе отца в течение десяти лет, на которые растянулась троянская война, а затем еще десять лет — так долго добирался Одиссей из Трои на родную Итаку. В то время когда юноши обычно еще сами нуждаются в отцовской опеке, Телемах должен был опекать и поддерживать мать, которую донимали многочисленные женихи, уверенные в гибели Одиссея. Эта задача была не под силу Телемаху, однако он взял ее на себя без колебаний; и это чувство ответственности сделало его героем, которого тысячелетия спустя ставили в пример молодежи.
Ситуация, в которой пришлось действовать Телемах, описана в статьях об Одиссее и Пенелопе. Телемах понимал, что разгульных женихов, разорявших их дом, нужно как-то унять, но в одиночку он никак не мог с ними справиться. Он созвал народное собрание, надеясь, что оно своим решением заставит женихов покинуть дом Одиссея, но женихи просто-напросто разогнали народ. Тогда Телемах решил отправиться на поиски отца, так как не верил многочисленным сообщениям о его смерти. Это был смелый поступок: с одной стороны, Телемах знал, какие опасности его подстерегают, с другой — не знал, где ему следует искать отца. Вначале он отправился к мудрому пилосскому царю Нестору за советом. Нестор послал его к спартанскому царю Менелаю, который вернулся из Трои последним и мог что-нибудь знать об Одиссее. В Спарте Телемах узнал, что его отец жив, что три года он скитался по далеким морям и странам, а теперь живет на острове нимфы Калипсо, которая не отпускает его от себя. Как выяснилось впоследствии, информация Менелая (полученная им от морского бога Протея в Египте) была верной, но устарелой. К тому времени Калипсо уже отпустила Одиссея, и он приближался к дому. Это открыла Телемаху во сне богиня Афина, неизменная покровительница Одиссея и его семьи; она же предупредила Телемаха о засаде, организованной женихами, и посоветовала ему не возвращаться в итакийскую гавань, а сойти на берег отдаленного залива и отправиться к свинопасу Эвмею. Там Телемах встретил незнакомого старика — это был Одиссей, которому Афина придала облик нищего старца, чтобы женихи преждевременно не узнали его и не расправились с ним.
Открывшись сыну, Одиссей тут же принялся разрабатывать с ним план операции, которую и осуществил с помощью Телемаха и Эвмея. Неузнанный Одиссей пришел в свой дворец, в кровопролитном бою перебил всех самозваных претендентов на руку Пенелопы и снова взял в свои руки власть над домом и царством.
По послегомеровским сказаниям, Телемак впоследствии женился на Поликасте, дочери Нестора (которая родила ему сына Персепола), или на Навсикае, дочери Алкиноя. По другим сказаниям, он женился на Цирцее, которая родила ему сына Латина.
Позже он убил Кирку, чтобы жениться на её дочери Кассифоне, а затем погиб от руки Кассифоны.
