Свою карьеру актера Том начал в театре. Сначала он танцевал в школе танцев Nifty Feet в Уимблдоне. В 2008 году он получил роль в мюзикле «Билли Эллиот», где сыграл лучшего друга главного героя. Он выступал в данном мюзикле в течении двух лет.
Свое восхождение в качестве звезды кино Том начал с озвучки аниме «Ариэтти из страны лилипутов» (2012). Затем он начал сниматься в кино. Его дебют состоялся в фильме «Невозможное» (2012) вместе с Наоми Уоттс и Юэном Макгрегором. Фильм имел оглушительной успех, а актерская игра Холланда была удостоена премией Американского Национального совета кинокритиков в категории «Актёрский прорыв года» и наградой Лондонского кружка кинокритиков в категории «Самый многообещающий молодой английский актёр». Затем последовали роли в фильмах «Как я теперь живу» (2013), «Лок» (2013), «В сердце моря» (2015), ««Волчий зал» (2015) и «Затерянный город Z» (2016).
Настоящий успех пришел к актеру в 2016 году. Он получил роль Человека-паука в фильме «Первый мститель: Противостояние» (2016). Хоть его роль в этом фильме была второстепенной, она не прошла незамеченной. Он получил премию «BAFTA» в категории «Восходящая звезда», став вторым самым молодым обладателем данной награды. Зрителям также понравился Холланд. Это привело к тому, что актер вернулся к своей роли в кроссоверах о Мстителях: «Война бесконечности» (2018) и «Финал» (2019), а также получил два сольных фильма: «Возвращение домой» (2017) и «Вдали от дома» (2019).
В перерывах между съемками в супергеройском кино, Том снялся в фильме «Война токов» (2017), принял участие в озвучке фильмов «Камуфляж и шпионаж» (2019), «Вперёд» (2019) и «Удивительное путешествие доктора Дулиттла» (2020) и сыграл одну из главных ролей в криминальной драме «Дьявол здесь всегда» (2020).
В данный момент ожидается появление Тома Холланда в фантастике «Поступь хаоса» (2021), криминальной драме «Черри» (2021) и экранизации знаменитой видеоигры «Uncharted». Также он вернётся к роли Человека-паука в фильме «Человек-паук: Нет пути домой» (2021).