Ramtane Lamamra est le chef de la représentation permanente de l'Algérie aux Nations unies à New York de 1993 à 1996.
Spécialiste de l'Afrique, il a participé à plusieurs opérations de médiation, notamment dans la crise entre le Mali et le Burkina Faso en 1985 et dans le différend frontalier entre le Tchad et la Libye. Il a aussi activement participé au règlement de beaucoup de conflits, comme celui du Liberia, en sa qualité d’envoyé spécial de l'Union africaine entre 2003 et 2007. Il a été nommé deux fois (en 2008 et 2013) commissaire pour la paix et la sécurité de l'Union africaine, son dernier poste avant d'être nommé ministre des Affaires étrangères.
Il est au Liberia en 2003 sous la casquette d'envoyé spécial de l'Union africaine. Il revient une nouvelle fois au pays en 2004 pour servir d'ambassadeur conseiller au MAE. La même année il est dépêché au Portugal en qualité d'ambassadeur avant de revenir une année après aux Affaires étrangères, cette fois en tant que secrétaire général[6]. Ramtane Lamamra est nommé commissaire de l'Union africaine à la paix et à la sécurité du au [7]. Il est par la suite nommé à la tête du ministère des Affaires étrangères.
Le , il est nommé membre du Haut-Comité consultatif de l'ONU chargé de la médiation internationale[8]. Puis en , il nommé en tant que Haut-représentant de l'Union africaine[9].
En , il est pressenti pour prendre la succession de Ghassan Salamé à la tête de la mission spéciale des Nations Unies en Libye. Cependant à la suite des demandes de l'Égypte et des Émirats arabes unis, il est considéré trop proche du gouvernement de Tripoli, son nom n'est pas retenu par les États-Unis[10].
En novembre 2023, Lamamra est désigné par António Guterres comme envoyé personnel du secrétaire général de l’ONU au Soudan, en remplacement de l'allemand Volker Perthes[11].
Le , à la suite de la création par décret du président Abdelaziz Bouteflika de la fonction de vice-Premier ministre[13], puis de la nomination de Noureddine Bedoui comme Premier ministre, Ramtane Lamamra est nommé vice-Premier ministre de ce dernier[14], en plus de devenir ministre des Affaires étrangères. Dans le contexte des manifestations et de crise politique que connaît l'Algerie depuis , l'Hirak, il est finalement remplacé à son poste le par Sabri Boukadoum[15],[16].
Il retrouve son portefeuille de ministre algérien des Affaires étrangères en juillet 2021[17]. Il remplace alors Sabri Boukadoum[18].
Le 16 mars 2023, quelques jours après avoir remis sa démission[21], Ramtane Lamamra est limogé du poste de ministre des Affaires étrangères lors d'un remaniement ministériel qui a vu la nomination d'Ahmed Attaf à ce poste[22].