Nach Ende des Zweiten Weltkrieges nahm von Tannstein 1945 wieder eine Tätigkeit als Rechtsanwalt auf. 1950 wechselte er in den Staatsdienst und war anfangs seit 1951 Oberregierungsrat im Presse- und Informationsamt der Bundesregierung, ehe er 1952 wieder in den Auswärtigen Dienst eintrat. Er war zwischen 1952 und 1956 Gesandtschaftsrat Erster Klasse an der Botschaft in Mexiko und wurde danach 1956 Botschaftsrat an der Botschaft in Italien, an der er zuletzt als Botschaftsrat Erster Klasse tätig war. In dieser Funktion befasste er sich unter anderem mit dem Massaker in den Ardeatinischen Höhlen am 24. März 1944.