Родился 15 сентября 1946 года в Техасе. Его отец был рабочим-нефтяником, а мать сменила ряд профессий и в свое время была офицером полиции и школьной учительницей. Детство Томми было нелегким с эмоциональной точки зрения: родители развелись, когда он был еще ребенком. Одним из самых больших увлечений будущего актера в тот период был американский футбол. Благодаря своим спортивным успехам, он даже получил стипендию для обучения в Гарварде, где учился на факультете английского языка и литературы, а также изучал актерское мастерство.
Во время учебы он продолжал делать успехи в футболе. Но после окончания университета все-таки решил стать актером, для чего перебрался жить в Нью-Йорк. Уже в Гарварде Томми успешно участвовал в студенческих театральных постановках. Ему повезло: достаточно быстро он получил на новом месте первую роль, после исполнения которой его заметили и стали приглашать для участия в различных театральных постановках и телепроектах. В 1970 году ему выпала и первая роль в кино: он сыграл в драме «История любви». Но последующие годы актерская карьера Джонса практически не развивалась. Ему долгое время доставались лишь второстепенные роли, в связи с чем актер решил попытать счастье в Голливуде и переехал в Лос-Анджелес. Там он отметился в эпизоде сериала «Ангелы Чарли», а вскоре уже исполнил главную роль в фильме «Тюрьма округа Джексон». Карьера пошла в гору, и благодаря его выдающимся способностям и специфической внешности, у Томми уже появилась некоторая репутация. Вскоре последовали роли в таких фильмах, как триллер «Глаза Лоры Марс», криминальная драма «Песнь палача», фантастический триллер «Восход «Черной луны», мелодрама «Чикаго блюз», криминальная драма «Грозовой понедельник» и историческая лента Оливера Стоуна «Джон Ф. Кеннеди: Выстрелы в Далласе».
Но еще больший триумф ждал Джонса после выхода на экраны в 1993 году остросюжетной драмы «Беглец». За роль в этом фильме он был удостоен премий «Оскар» и «Золотой глобус». Став лауреатом столь почетных премий, Джонс начал постоянно сниматься у именитых режиссеров в картинах «Подрывники» Стивена Хопкинса, «Клиент» Джоэла Шумахера, «Прирожденные убийцы» Оливера Стоуна, а также сыграл в высокобюджетных фильмах «Вулкан» и «Бэтмен навсегда». А в 1997-м к Томми пришла небывалая мировая известность благодаря популярности фантастической ленты «Люди в черном», в которой он сыграл одну из ключевых ролей в паре с Уиллом Смитом. В 2002 году была выпущена вторая часть фильма, а спустя десять лет и третья. Кроме того, в тот период Томми Ли Джонс сыграл в таких картинах, как «Служители закона», «Двойной просчет», «Правила боя», «Космические ковбои», «Загнанный», «Крутой и цыпочки», «Компаньоны», «В долине Эла», за которую был удостоен номинации на «Оскар», и «Старикам тут не место». Среди последних работ актера можно отметить мелодраму «Весенние надежды» и блокбастер «Первый мститель».
Также Томми Ли Джонс пробовал себя в качестве режиссера и продюсера. Свободное от съемок время он проводит в Техасе на собственном ранчо, неподалеку от места, где он родился. Там он занимается садоводством, разводит скот и лошадей для игры в поло.