Том Райли родился 5 апреля 1981 года в английском городе Мейдстоуне, центре графства Кент на реке Медуэй. Уже в возрасте четырех лет мальчик проявлял интерес к драматическому искусству. Его ранними увлечениями стали разработка сюжетов для будущих пьес и их режиссерская постановка. В 2002 году Том успешно окончил факультет английской литературы и драматургии в Бирмингемском Университете. После выпуска он задался целью организовать собственное театральное сообщество, а параллельно с этим поступил на трехгодичные профессиональные актерские курсы в Лондонскую академию музыкального и драматического искусства.
Кинематографический дебют Райли состоялся в рамках популярного детективного телепроекта «Пуаро», созданного Эдвардом Беннетом, Ренни Райем и Эндрю Гривом на основе произведений английской писательницы Агаты Кристи. Следом актер принял участие в съемках военного шпионского триллера Сантьяго Амигорены «Несколько дней в сентябре» с Жюльет Бинош и Джоном Туртурро в главных ролях. В 2007 году Райли воплотил на экране образ выпускника кинофакультета Джо, горящего желанием снять собственный фильм (комедия Стивена Серджика «Я хочу конфетку»). Вместе с ним над картиной работали Кармен Электра и Том Берк. Тогда же актер появился в криминальном детективе Мойры Армстронг «Мисс Марпл Агаты Кристи: Испытание невинностью», а затем снялся в американском фильме ужасов Виктора Гарсия «Возвращение в дом ночных призраков».
Весьма заметной работой Тома оказалась роль Джорджа Уикхема в четырехсерийной экранизации романа Джейн Остин «Гордость и предубеждение», получившей название «Ожившая книга Джейн Остин». Главную героиню сыграла Джемима Рупер. 2009 год ознаменовался для Райли участием в короткометражном проекте Тоби Спэнтона «Любопытство», где его коллегой по площадке выступила обладательница премии «Золотой глобус» Эмили Блант. Одновременно он снялся в комедии Стефена Бурка «Счастливы навсегда», сыграв персонажа по имени Фредди Батлер, который принял решение повторно жениться на своей бывшей супруге. В 2010 году режиссер Эшли Пирс пригласила Райли в свою драму о запутанных отношениях и мести «Букет колючей проволоки». Предстать в образе доктора ему довелось в 2011 году, исполнив одну из главных ролей в многосерийной медицинской драме Пола МакГигана, Дэйва Мура и Брайана Келли «Монро». Настоящий успех и известность пришли к Райли в 2013 году. Актеру доверили воплотить образ гениального художника и изобретателя в драме Дэвида Гойера «Демоны Да Винчи». Фильм получил положительные отзывы критиков и был показан в тридцати странах.
