После окончания академии Том начал делать первые шаги в кинокарьере, чтобы хоть как-то заявить о себе, он соглашался на любую роль. Судьба улыбнулась ему в 2009 году, когда он был утвержден на главную роль в сериале «Миранда», ставшего очень популярным. Проект получил множество наград, включая награды Королевского телевизионного общества и номинацию на BAFTA. В 2010 году Эллис снова получил одну из главных ролей в сериале BBC «Мерлин», он сыграл короля Сенреда. Именно, благодаря этому сериалу Тома Эллиса узнал Голливуд и не только, потому что «Мерлина» показывали в Америке, Канаде и даже Японии. 
Популярность актера выросла настолько, что он начал получать предложения от американских режиссеров. Так в 2011 году он снялся в американском сериале «Однажды в сказке» в роли Робин Гуда. А вот следующий проект под названием «Раш» не зашел зрителю и был закрыт в связи с низкими рейтингами. 
Небывалую популярность Тому Эллису принесла роль Люцифера Морнингстара в одноименном сериале. Проект стартовал 9 мая 2015 года, у него были свои почитатели и те, которые выступали против показа его на широком экране. После старта сериала, начала набирать обороты петиция, которая призывала остановить производство картины. Зрители объясняли это тем, что Люцифер показан с хорошей стороны, а это в корне противоречит всяким библейским канонам. Петиция набрала порядка 11 тысячи подписей, но это не остановило сериал от дальнейшего производства. Создателям сериала пришлось давать пояснения, что сюжет картины был позаимствован из комиксов, написанных Нилом Гейманом и Сэмом Кейтом. Примечательно, но родные Тома также с ужасом восприняли его роль Люцифера. Сериал растянулся на четыре сезона, был под угрозой закрытия, но петиция, подписанная поклонниками, которые хотели видеть продолжение истории Люцифера вновь спасли сериал. В 2018 году права приобрела платформа Netflix, которая вдохнула новую жизнь в сюжет истории. Том Эллис в последние сезоны выступил продюсером, а также исполнил несколько вокальных композиций в сериале, включая саундтрек.
В 2018 году Эллис снялся вместе с актрисой Кэтрин Зета-Джонс в комедии «Королева Америки», а в 2019 году вышла другая комедия под названием «Ну разве не романтично?», лента вошла в топ-100 самых кассовых фильмов года.

В 2023 году вышел на широкий экран сериал «Вторая жена», где Том выступил одновременно и продюсером и актером. Его партнершей по сериалу стала актриса Эмма Робертс.

Первый брак актера был с актрисой Тэмзин Аутуэйт, в котором родились двое прекрасных дочерей Флоренс Элси и Марни Мэй. Однако, спустя семь лет он распался, причиной стала банальная неверность Тома Эллиса. 
Со второй женой Том познакомился в 2018 году, избранницей стала актриса и сценаристка Меган Оппенхаймер. Официально пара зарегистрировала отношения в 2019 году, а в 2023 году, при помощи суррогатной матери, у них родилась дочь Долли Эллис-Оппенхаймер.