Thomas Jones Woodward néven született egy szegény walesi bányászcsaládban. Iskolai pályafutása 16 éves korában véget is ért, egy évvel később már gyermeke és felesége volt. Kenyerét építőmunkásként és porszívó-ügynökösködéssel kereste, kiegészítésül esténként bárokban énekelt. Mindössze huszonhárom éves volt, amikor felfigyelt rá John Meek, a Tornados együttest is megálmodó neves menedzser. A fiúnak Sentors nevű együttesével eleinte Tommy Scotts néven kellett estéről estére énekelnie különböző klubokban. Meek után menedzserek adták egymásnak a gyönyörű mély és erős hangú énekest. Gordon Mills, a Decca producere végül lecsapott rá, és szerződést kötött vele. Nevét is ő változtatta Tom Jonesra.
Első kislemeze, az 1964-es Chills and Fever még kevés figyelmet keltett, a listára sem került fel. Hanem a másodikkal már befutott. Az 1965-ös It's Not Unusual című sláger azonnal sztárrá tette, pedig dalát "túl merész" előadásmódja miatt csak helyi és kalózrádiók merték lejátszani. Szakmai körökben megítélése vegyesnek volt mondható, a közönség azonban rajongott érte. Hamarosan a szigetország egyik legnagyobb koncertattrakciója lett, érzelmes dalaival, elsöprő erejű hangjával és Elvis Presleyre emlékeztető mozgásával lopta be magát nők millióinak szívébe.
A sikeres, szép dalok sora folytatódott. 1966-ban a What's New Pussycat Angliában és Amerikában is elsöprő siker lett. Ugyanebben az esztendőben jelent meg a Green, Green Grass of Home című dal, amely inkább Európában vette le a lábukról a középkorú hölgyeket és a tinilányokat. A korai időszak híres dalai közül emlékezetesnek tekinthető az I'm Coming Home és a Delilah, az utóbbit az unalomig játszották a rádiók. 1966-ban nyerte el a legjobb új előadónak járó Grammy-díjat.
Úgy látszott, hogy érzelgős dalok előadójaként skatulyázták be, ami ellen nem is védekezett, bár erős hangja alkalmas lett volna soulos zeneszámok előadására is. Ilyen próbálkozásai voltak a Detroit City című dala, mely meghódította a közönséget, illetve a Help Yourself, a Minute of Your Time és a Daughter of Darkness című számai. 1969 és 1971 között népszerű tévéműsort vezetett, This is Tom Jones címmel. A show-ért 1970-ben Golden Globe-díjra is jelölték.
A hetvenes-nyolcvanas években csökkent iránta az érdeklődés, ezért a countryzenébe és a Las Vegas-i kaszinók jól fizető világába vonult vissza. Bár a biztos kenyérkeresetet biztosító Las Vegast továbbra sem hagyta ott, a nyolcvanas évek végén előbukkant a süllyesztőből, és az Art Of Noise társaságában előadott Prince-szerzemény, a Kiss ismét tarolt a listákon. Aztán az ezredfordulón Reload című lemeze négymillió példányban kelt el, és 36 hétig szerepelt a brit listán, Sex Bomb című dalát pedig ismét állandóan játszották a rádiók.
Több filmben is szerepelt, többek között az 1996-ban bemutatott Támad a Marsban és az 1999-es Agnes Browne-ban, a Simpson család című animációs filmben pedig önmagát szinkronizálta. Pályája során csaknem száz filmben énekelt. A legismertebb a Woody Allen forgatókönyvéből készült Mi újság, cicamica?, illetve a Tűzgolyó című James Bond-film. Zenei munkássága elismeréseként 1999-ben megkapta a Brit Birodalom Érdemrendjét, 2006-ban II. Erzsébet brit királynő lovaggá ütötte. 2010-ben, 70. születésnapjára Elton Johnt, Peter Gabrielt és Andrew Lloyd Webbert követve a brit Music Industry Trust életműdíjat kapta.
Legutóbbi, negyvenedik stúdióalbuma 2012-ben Spirit In The Room címmel jelent meg. Becslések szerint 1965 óta csaknem 150 millió eladott lemezzel büszkélkedhet.