汤姆·希德勒斯顿儿时在威斯敏斯特长大，后搬家到牛津附近一个村庄，小学就读于牛津龙小学。12岁时父母离异令他“对人性中的脆弱之处更加理解和同情” 。13岁时考入名门中学伊顿公学，毕业后升入剑桥大学彭布罗克学院修读古典文学，以双一级荣誉学位的成绩毕业 。在校时，他常常登台表演各种节目，并为伊顿的多部校园剧写过剧评。他还是伊顿十五人橄榄球校队的队员，同时也是Eton Society（常被叫做“Pop”）成员。在剑桥大学就读的第二个学期，他凭借在《欲望号街车》中的表演被英国经纪公司汉密尔顿霍代尔的经理人洛林·汉密尔顿看中，之后他开始参演影视剧，剑桥大学毕业之后，汤姆·希德勒斯顿进入英国皇家戏剧艺术学院（RADA）学习表演，于2005年毕业。
2001年，汤姆·希德勒斯顿参演了剧情片《尼古拉斯·尼克尔贝》，在片中饰演Lord。5月19日，汤姆·希德勒斯顿参演的战争片《阴谋》上映。同年，他还出演了电视电影《纳粹大屠杀》，在片中饰演Phone Operator，并在参演了电视剧集《Armadillo》。
2002年，汤姆·希德勒斯顿参演了剧情片《暴风前夕》。
2005年，汤姆·希德勒斯顿搭档汤姆·米森主演电视电影《莎士比亚十四行诗之谜》。
2006年，汤姆·希德勒斯顿为BBC纪录片《加拉帕戈斯群岛》旁白配音，4月27日，他在剧集《暴力村庄》中饰演Bill Hazeldine。11月19日，汤姆·希德勒斯顿主演的战争纪录片《Victoria Cross Heroes》播出。同年，他还出演了喜剧片《郊外枪战》，在片中饰演Bill Hazledine。
2007年，与伊万·麦克格雷格合作了另一部莎剧《奥赛罗》。为萨莉·加德纳的作品《红项链》录制了有声书；还客串了长篇医疗剧《急诊室》，同期出演的还有凯特·温斯莱特和奥兰多·布鲁姆等英国演员。同年，出演由乔安娜·霍格执导的剧情片《与我无关》，在片中饰演欧克利，这也是他的第一个电影角色。
2008年，饰演BBC侦探剧《维兰德》中的Magnus Martinsson,和BBC 剧情片《简·奥斯丁的遗憾》中的John Plumptre。2008年，汤姆·希德勒斯顿凭借《辛白林》获得劳伦斯奥利佛奖最佳新人奖。在和肯尼斯·布拉纳在Donmar剧院一起出演契科夫的《伊万诺夫》舞台剧时，后者邀请他去为《雷神托尔》的主人公试镜，最初他角逐的角色是雷神Thor，最终获得了雷神的弟弟“洛基（Loki）”一角。电影杂志《帝国》则将汤姆·希德勒斯顿塑造的洛基（Loki）列为有史以来最伟大的电影角色第19位。
2009年，出演BBC连续剧《克兰弗德圣诞特辑》中的William Buxton。
2010年，他在乔安娜·霍格的第二部电影《群岛》中饰演主角爱德华。11月，汤姆·希德勒斯顿与本尼迪克特·康伯巴奇、杰玛·阿特登、埃迪·雷德梅恩、萝丝·拜恩等人共同参演了丹尼·博伊尔（Danny Boyle）制作的《儿童独白》，其中他扮演了Prudence，一个为因父亲的离去而为母亲感到不安和为她的生日感到兴奋的小女孩。
2011年，拍完《雷神》之后，在电影《午夜巴黎》中饰演小说家F·斯科特·菲茨杰拉德。接着在由史蒂文·斯皮尔伯格执导的一部基于迈克尔·莫波格写于1982年的小说的电影《战马》中饰演高尚的尼克尔斯上尉。同年还与蕾切尔·薇姿共同主演了特伦斯·戴维斯的作品《蔚蓝深海》，饰演空军飞行员弗雷迪·佩吉。
2012年，他在电影《复仇者联盟》中再次出演大反派洛基，获得MTV电影奖最佳反派奖。在iTunes上为iF Poems和The Love Book的诗配音。同年，汤姆·希德勒斯顿参演BBC第二台的电视连续剧《空王冠》，在改编自莎士比亚的《亨利四世》的第一部与第二部中饰演哈尔王子，与饰演亨利四世的杰瑞米·艾恩斯有对手戏。随后在《亨利五世》中饰演亨利五世。9月9日，汤姆·希德勒斯顿为动画片《机器鸡》配音。9月30日，为电视动画《恶搞之家第十一季》配音。同年，获得第65届英国电影与电视艺术学院奖-最佳新星奖。
2013年，汤姆·希德勒斯顿再次在电影《雷神2：黑暗世界》中出演洛基。接着与蒂尔达·斯文顿、米娅·华希科沃斯卡参演吉姆·贾木许的电影《唯爱永生》，在片中他饰演吸血鬼亚当。10月3日，在与海伦娜·伯翰·卡特、戴米恩·路易斯等人共同录制的《The Love Book》APP中，他又朗诵了莎士比亚十四行诗第18号等诗歌作品。12月至2014年2月，希德勒斯顿在Donmar剧院饰演莎士比亚作品《科利奥兰纳斯》中的主角科利奥兰纳斯，该剧由乔西·洛克执导，2014年1月30日在国际上直播。《Variety》杂志的评论人大卫·本尼迪克特称赞该剧的表演为“灼热的”。
2014年，在电影《布偶大电影2》中，汤姆·希德勒斯顿客串了Great Escapo这一角色。2014年3月上映的迪士尼动画《小叮当与海盗仙子》中，他为年轻的虎克船长配音。2014年2月，汤姆·希德勒斯顿主演的哥特风恐怖电影《猩红山峰》在加拿大多伦多开拍，该片由吉尔莫·德尔·托罗执导，于2015年10月16日在北美上映。2014年6月，汤姆·希德勒斯顿宣布出演传记音乐片《我看见了光》，饰演英年早逝的美国乡村音乐传奇人物歌手汉克·威廉姆斯。该片由马克·亚伯拉罕执导，在2015年多伦多国际电影节特别展映单元首次上映，2016年3月25日在美国上映。11月29日，凭借莎士比亚话剧《大将军寇流兰》获得伦敦《标准晚报》戏剧大奖评出的最佳男演员奖。
2015年，汤姆·希德勒斯顿主演了科幻动作片《摩天大楼》，该片由本·维特利执导，改编自英国小说家J·G·巴拉德的同名小说。他凭此片获得英国独立电影奖最佳男主角提名。10月16日，主演的哥特风恐怖电影《猩红山峰》在北美上映，汤姆·希德勒斯顿在片中饰演寻求资金的托马斯。
2016年，参演电影《雷神3：诸神黄昏》。2016年2月，由BBC制作的犯罪推理剧《夜班经理》播出，汤姆·希德勒斯顿饰演男主角乔纳森·派恩，并同时担任执行制片人。该剧根据英国间谍小说家约翰·勒·卡雷1993年的同名小说改编，于2015年春季开始拍摄，休·劳瑞在剧中饰演反派。《夜班经理》2016年2月21日在BBC首播，大获好评，汤姆·希德勒斯顿凭该剧获得第74届金球奖迷你剧/电视电影最佳男主角、英国电视选择奖最佳男演员、《帝国》英雄奖，并获得艾美奖迷你剧/电视电影类最佳男主角等多项提名。2016年6月，他受邀加入美国电影艺术与科学学院，成为奥斯卡金像奖评委之一。
2017年，汤姆·希德勒斯顿主演了传奇影业的金刚电影《金刚：骷髅岛》，该片由乔丹·沃格-罗伯茨执导，2017年3月10日在美国上映。2017年9月，汤姆·希德勒斯顿重返剧场，在英国皇家戏剧学院主演《哈姆雷特》。2017年11月3日，漫威影业《雷神3：诸神黄昏》上映，他在片中继续扮演洛基一角。此外，他还与埃迪·雷德梅恩等一起为粘土动画片《早期人类》配音，该片于2018年1月在英国上映。
2018年，在《帝国》杂志的“影史最伟大反派”评选中，汤姆·希德勒斯顿所饰演的“洛基”一角排名第三。4月27日，参演的电影《复仇者联盟3：无限战争》在美国上映，在剧中饰演洛基。8月，名列2018华鼎奖全球演艺名人公众形象满意度调查指数排行榜第78位。
2020年，参演电视剧《洛基》，在剧中饰演洛基。同月，参演电视剧《白鹳》，在剧中饰演James Cooper。
复仇者联盟4：终局之战2019-05-03 饰演洛基 导演安东尼·罗素、乔·罗素
复仇者联盟3：无限战争2018-05-04 饰演洛基 导演安东尼·罗素、乔·罗素
早期人类2018-01-26 饰演努斯 导演尼克·帕克 主演埃迪·雷德梅恩、麦茜·威廉姆斯
雷神3：诸神黄昏2017-11-03 饰演洛基 导演塔伊加·维迪提 主演克里斯·海姆斯沃斯、马克·鲁法洛、凯特·布兰切特
金刚：骷髅岛2017-03-10 饰演詹姆斯·康拉德上尉 导演乔丹·沃格-罗伯茨 主演布丽·拉尔森、塞缪尔·杰克逊、景甜
摩天大楼2016-03-18 饰演Laing 导演本·维特利 主演杰瑞米·艾恩斯、西耶娜·米勒
我看见了光2016 饰演汉克·威廉斯 导演马克·亚伯拉罕 主演伊丽莎白·奥尔森、布莱德利·威福德
猩红山峰2015 饰演托马斯·夏普 导演吉尔莫·德尔·托罗 主演杰西卡·查斯坦、米娅·华希科沃斯卡
万物一体2015 饰演Narrator 导演尚恩·莫森
布偶大电影22014-03-21 饰演Great Escapo 导演詹姆斯·波宾 主演克里斯托弗·瓦尔兹
布偶大电影22014-03-21 饰演Great Escapo 导演詹姆斯·波宾 主演瑞奇·热维斯
走出黑暗2014 导演Manjinder Virk 主演里兹·阿迈德
雷神2：黑暗世界2013-11-08 饰演洛基 导演艾伦·泰勒 主演克里斯·海姆斯沃斯、娜塔莉·波特曼、安东尼·霍普金斯
唯爱永生2013 饰演Adam 导演吉姆·贾木许 主演蒂尔达·斯文顿
Exhibition2013 饰演Estate Agent 导演乔安娜·霍格 主演薇薇安·阿尔伯汀
没有时间2012-06-01 饰演Man 主演米歇尔·道克瑞
复仇者联盟2012-05-04 饰演洛基 导演乔斯·韦登 主演克里斯·埃文斯、小罗伯特·唐尼、克里斯·海姆斯沃斯
战马2012-02-28 饰演Captain James Nicholls 导演史蒂文·斯皮尔伯格 主演杰瑞米·艾文、彼得·穆兰、艾米丽·沃森
蔚蓝深海2011-11-25 饰演Freddie Page 导演特伦斯·戴维斯 主演蕾切尔·薇姿
午夜巴黎2011-06-10 饰演F.Scott Fitzgerald 导演伍迪·艾伦 主演欧文·威尔逊、斯嘉丽·约翰逊
雷神2011-05-08 饰演洛基 导演肯尼思·布拉纳 主演克里斯·海姆斯沃斯、娜塔莉·波特曼
群岛2011-03-04 饰演Edward 导演乔安娜·霍格 主演凯特·法伊
在线情缘2011 饰演tom 导演Chris Foggin 主演朱迪·丹奇
与我无关2008-09-19 饰演Oakley 导演乔安娜·霍格 主演迈克尔·哈德利
洛基2021 饰演洛基
白鹳2020 饰演詹姆斯·库珀
夜班经理2016-02-21 饰演Jonathan Pine 导演苏珊娜·比尔 主演休·劳瑞、奥利维娅·科尔曼
空王冠2012 饰演Prince Hal 导演Thea Sharrock、理查德·艾尔 主演朱丽·沃特斯、米歇尔·道克瑞
亨利五世2012 饰演Henry V
亨利四世第二部2012 饰演Prince Hal
亨利四世第一部2012 饰演Prince Hal
克兰弗德圣诞特辑2009 饰演William Buxton 导演Sue Birtwistle 主演朱迪·丹奇
达尔文的秘密笔记2009 饰演Charles Darwin（配音）
简·奥斯丁的遗憾2008-02-03 饰演Mr. John Plumptre 导演Jeremy Lovering 主演伊莫珍·波茨
维兰德2008 饰演Martinsson 导演菲利普·马丁 主演肯尼思·布拉纳
急诊室2007 饰演Chris Vaughn 导演Jeremy Brock、Paul Unwin 主演Derek Thompson、Suzanne Packer
郊外枪战2006-04-27 饰演Bill Hazledine 导演Gordon Anderson 主演蕾切尔·布雷克
维多利亚十字英雄2006 饰演Captain Jack Randle 导演Nicholas White 主演David Bark-Jones
暴力村庄2006 饰演Bill Hazeldine
加拉帕戈斯群岛2006 饰演Charles Darwin
莎士比亚十四行诗之谜2005-11-22 饰演John Hall 导演John McKay 主演鲁伯特·格雷夫斯
铁血风暴2002-04-27 饰演Randolph Churchill 导演理查德·隆克瑞恩 主演阿尔伯特·芬尼
Armadillo2001-09-16 饰演Toby Sherrifmuir 导演霍华德·戴维斯 主演詹姆斯·弗莱恩
阴谋2001-05-19 饰演Phone Operator 导演弗兰克·皮尔森 主演肯尼斯·布拉纳
汤姆·希德勒斯顿是联合国儿童基金会（UNICEF）英国大使。2013年1月，汤姆与联合国儿童基金会一起前往西非的几内亚。4月，他参加了每天生活成本1英镑的“生存在线下”活动，度过了忍饥挨饿的5天来募集善款，以号召人们关注全世界12亿贫困人口生存现状。同时，他在访问非洲途中写了大量日记，还在南苏丹为联合国儿童基金会拍摄了一部纪录片，讲述内战对这个国家特别是儿童的影响。
2015年3月和2016年11月两次前往饱经战乱的南苏丹，看望并帮助那里的儿童，呼吁更多人士关注那里存在的大量饥饿与营养不良的人道主义灾难。2018年，汤姆·希德勒斯顿入选2017年度Debrett英国最具影响力人物年鉴。
2020 伦敦影评人圈奖：戏剧杰出演员奖 背叛 （获奖）
2020 第86届美国戏剧联盟奖：杰出表演奖 背叛 （提名）
2019 百老汇世界英国奖：新剧最佳男主角 背叛 （获奖）
2018 第20届青少年选择奖：最佳抢镜 雷神3：诸神黄昏 （提名）
2017 第19届青少年选择奖：最佳科幻/奇幻电影男演员 金刚：骷髅岛 （提名）
2017 第74届金球奖：迷你剧/电视电影最佳男主角 夜班经理 （获奖）
2017 第22届英国国家电视奖：最佳剧情类表演 夜班经理 （提名）
2017 第28届美国制片人工会奖：最佳电视长片制片人 夜班经理 （提名）
2016 第18届Fangoria电锯奖：最佳男主角 猩红山峰 （提名）
2016 第8届英国电视选择奖：最佳男主角 夜班经理 （获奖）
2016 第68届艾美奖：限定剧/电视电影最佳男主角 夜班经理 （提名）
2016 第68届艾美奖：最佳限定类剧集 夜班经理 （提名）
2016 第6届美国电视评论家选择奖：迷你剧最佳男主角 夜班经理 （提名）
2016 第21届金卫星奖：迷你剧/电视电影最佳男主角 夜班经理 （提名）
2016 第14届金德比奖：迷你剧/电视电影最佳男主角 夜班经理 （提名）
2016 第20届在线电影电视协会电视奖：迷你剧最佳男主角 夜班经理 （提名）
2015 第18届英国独立电影奖：最佳男主角 摩天大楼 （提名）
2015 第42届伦敦标准晚报电影奖：最佳男主角 猩红山峰/摩天大楼 （提名）
2015 第21届Chlotrudis独立电影奖：最佳男配角 与我无关 （提名）
2015 第4届BloodGuts英国恐怖电影奖：最佳男主角 唯爱永生 （提名）
2015 第15届WhatOnStage奖：戏剧类最佳男主角 科利奥兰纳斯 （提名）
2014 第23届MTV电影奖：最受欢迎角色 雷神2：黑暗世界 （提名）
2014 第19届英国帝国电影奖：最佳男配角 雷神2：黑暗世界 （提名）
2014 第40届土星奖：最佳男配角 雷神2：黑暗世界 （提名）
2014 第27届俄罗斯国家电影奖：外语片最佳反派 雷神2：黑暗世界 （获奖）
2014 第27届俄罗斯国家电影奖：外语片最佳搭档 雷神2：黑暗世界 （提名）
2014 第5届CinEuphoria电影奖：外语片最佳搭档 唯爱永生 （提名）
2014 第18届在线电影电视协会电视奖：迷你剧最佳男主角 空王冠 （提名）
2014 第38届劳伦斯·奥利弗奖：最佳男主角 科利奥兰纳斯 （提名）
2014 第60届伦敦标准晚报戏剧奖：最佳男主角 科利奥兰纳斯 （获奖）
2013 第26届儿童选择奖：最佳反派 复仇者联盟 （提名）
2013 第22届MTV电影奖：最佳反派 复仇者联盟 （获奖）
2013 第22届MTV电影奖：最佳打斗场面 复仇者联盟 （获奖）
2013 第18届南岸天空艺术奖：时代突破奖 空王冠 （获奖）
2012 第39届伦敦标准晚报电影奖：最佳男主角 群岛 （提名）
2012 第38届土星奖：最佳男配角 雷神 （提名）
2012 第14届青少年选择奖：最佳反派 复仇者联盟 （提名）
2012 第1届乔治亚影评人协会奖：突破奖 午夜巴黎/雷神/战马 （提名）
2012 第6届英国地方影评人协会奖：最佳新人 战马、雷神、蔚蓝深海、午夜巴黎 （获奖）
2011 第18届美国演员工会奖：最佳群戏 午夜巴黎 （提名）
2011 第12届凤凰城影评人协会奖：最佳群戏 午夜巴黎 （提名）
2011 第9届金德比奖：最佳群戏 午夜巴黎 （提名）
2011 第7届尖叫奖：最具突破表演男演员 雷神 （提名）
2010 第3届英国罪案惊悚奖：最佳男配角 维兰德 （提名）
2009 第9届WhatOnStage奖：戏剧类最佳男配角 奥赛罗/伊万诺夫 （获奖）
2008 第32届劳伦斯·奥利弗奖：最佳新人 奥赛罗 （提名）
2008 第32届劳伦斯·奥利弗奖：最佳新人 辛白林 （获奖）
2007 第18届伊恩·理查森奖：最佳表演奖第三名 奥赛罗 （获奖）
2006 第17届伊恩·查理森奖 夺魄冤魂 （提名）
2017 英国帝国英雄奖：帝国英雄奖 （获奖）
2017 英国《GQ》杂志：年度最有型男士 （获奖）
2014 英国《ELLE》杂志：年度男士 （获奖）
2012 《Glamour》：年度男士 （获奖）
汤姆·希德勒斯顿如此礼貌周全的言谈举止实属罕见，在名士身上更是凤毛麟角。他优雅饱满的吐字，充满磁性的嗓音，还有那折服众生的笑容——时而喜悦，时而孩子气，时而又充满歉意，简直是对英式魅力的完美演绎。只不过，他不是在演戏，而是真实的。他的每一声歉意和感谢都发自肺腑，至真至诚。于是“真诚”和“热情”大概是用来描述他的最重要的两个关键词。这就是汤姆·希德勒斯顿的特点——他从来都不是故作礼貌。（《Esquire》专访评）
汤姆是个亲切的家伙，可是他却能完美地扮演最邪恶的坏蛋。他对各式各样的想法和各类艺术都充满了热情，而且肯尼斯·布拉纳认为他很幸运，他没有被明星要营造“冷峻”形象的念头所诅咒，进而显得对一切都无动于衷并还以此为荣。作为一名演员，他有一颗慷慨的心。（肯尼斯·布拉纳、凤凰网、伊丽莎白·奥尔森评）
汤姆·希德勒斯顿相貌英俊、高挑优雅、举止得体、学识渊博，还热爱文学，甚至会说流利的希腊语。汤姆的声线清澈，充满戏剧张力，口音漂亮。他也是一位备受赞誉且颇具影响力的演员，深谙电影文化之广博。他在全球的票房大片和英国电影导演的作品之间游刃有余，且对后者忠诚不怠于此，他的抉择之无畏，相当令人钦佩。（时光网、英国电影协会总裁阿曼达·内维尔评）
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