I 1998 ble han utnevnt til underdirektør i Utenriksdepartementet og fikk ansvar for seksjonen for menneskerettigheter. Tyrihjell ble i 2000 ambassaderåd ved Norges ambassade i Bogotá i Colombia, der han også var chargé d'affaires. I Colombia var Tyrihjell involvert i forhandlinger mellom landets regjering og opprørsgruppen FARC. Etter perioden i Colombia hadde Tyrihjell spesialoppdrag i Haiti og Thailand, før han i 2007 ble ambassaderåd ved Norges delegasjon til FN i New York. Fra 2007 til 2008 var han chargé d'affaires ved Norges ambassade i Guatemala før han fra 2008 til 2009 var tilbake i Oslo som seniorrådgiver i Utenriksdepartementets seksjon for Afghanistan og Pakistan. I 2009 ble Tyrihjell utnevnt til ambassadør i Nicaragua. med sideakkreditering til Panama og Costa Rica. I 2011-2013 var han ambassadør i Accra (Ghana) og sideakkreditert til Mali, Guinea, Liberia, Senegal. og Sierra Leone.