Thomas J. Welling nace el día 26 de abril de 1977 en la localidad de West Point, en Nueva York. Siendo aún un niño su familia se traslada a Okemos, en tierras de Michigan. En esta localidad vive su infancia y adolescencia como un chico más: acaba los estudios de secundaria y se pone a trabajar como obrero de la construcción. Su día a día transcurre con normalidad y cierta monotonía hasta que a los 21 años un cazatalentos le descubre por casualidad y le comenta que con su atractivo físico puede hacer una exitosa carrera como modelo.

Tom acepta la propuesta como un reto y decide iniciar su vida profesional como modelo. Durante dos años realiza diversos trabajos para la conocida agencia estadounidense Louisa Modeling y parece tener un buen futuro profesional en este ámbito. Pero no está a gusto; ambiciona ser algo más que un rostro ante una cámara. Quiere dar un giro a su vida y piensa en debutar como actor, su verdadera vocación.

Se traslada a Los Ángeles para tener más oportunidades como actor y consigue debutar por primera vez en televisión en el programa Judging Amy, una producción de seis capítulos. En la carrera del actor se suceden los pequeños papeles pero no le sonríe completamente el éxito hasta el año 2001, cuando es escogido para llevar a cabo el papel protagonista de la serie televisiva Smallville.

Obtuvo el papel de Clark Kent para la serie Smallville en una audición a nivel nacional con el objetivo de encontrar un talento 'nuevo y fresco'. Tom se negó dos veces a interpretar el papel antes de aceptar.   Este papel le ha valido varios reconocimientos, la revista People lo consideró una de las estrellas revelaciones de 2001, 5 nominaciones y la estatuilla al Actor Revelación por Decisión del Público en los Teen Choice Awards, 2002. Desde ese mismo año y hasta 2006, Tom Welling ha recibido la nominación al mejor Actor en Televisión y al Mejor Actor en Serie de Televisión en los Saturn Awards otorgados por la Academia de Cine de Ciencia Ficción, Fantasía y Horror.
Welling hizo su debut en la pantalla grande junto a Steve Martin y Bonnie Hunt en la comedia "Cheaper by the Dozen" (2003), su secuencia "Cheaper by the Dozen 2" (2005) y en la más reciente versión de "The Fog" (2005).