Том Пэйн родился 21 декабря 1982 года в Челмсфорде, Англия. У Тома Пэйна есть младший брат Уилл, тоже актер. Все свое детство Том провел в графстве Сомерсет, где учился в Школе короля Эдварда, много времени уделяя занятиям актерскому мастерству. После школы переехал в Лондон и в 2005 году закончил там Центральную школу ораторского и актерского мастерства.
Через пару лет Пэйн дебютировал в кино, сыграв небольшую роль в комедии «Мисс Петтигрю» (2008). В январе 2007 года Том Пэйн снялся в телевизионном телесериале «Улица Ватерлоо» (Waterloo Road) для канала BBC. Несмотря на то, что во время съемок Пэйну было уже 24, он более, чем отлично, играл 17-летнего подростка. Том оставался в сериале до конца следующего сезона. В 2009 году стало известно, что актер не вернется к новому сезону.
Позже актер много и успешно снимался на телевидении, например в недавнем сериале «Фарт» (2011). В 2013 году Том снялся в приключенческой картине «Лекарь: Ученик Авиценны» (The Physician), в котором также снялись Стеллан Скарсгард и Эмма Ригби.