Эгертон начала свою актерскую карьеру в шесть лет, следом за своей старшей сестрой Софией придя в местный молодежный театр. Позже Тэмсин так говорила о своем выборе профессии: «Основная причина того, что я сейчас актриса – это то, что я хотела делать то, что делает моя старшая сестра».
Она училась в школе Ditcham Park School, неподалеку от Питерсфилда в Хэмпшире. Сама Тэмсин вспоминает, что в школе она подвергалась издевательствам со стороны одноклассников. Позже, став слушательницей актёрских курсов, девушка подрабатывала в качестве няни и делила квартиру в Лондоне с двумя подругами. Работала в качестве фотомодели агентства «ICM models».
В 2000 году сыграла Марию в мюзикле «Таинственный сад» театра Шекспира. Дебютировала в кино в 2001 году.
В 2005 году Эгертон играла в британской комедии «Молчи в тряпочку» о веселых буднях маленькой английской деревушки. В 2006 году снялась в 2 сценах фильма «Эрагон» в роли Катрины, дочери мясника, но при окончательном монтаже они были вырезаны и доступны для просмотра только на DVD. Далее следовали роли Эгертон в телевизионной комедии «Аббатство», а также роль в подростковой комедии «Одноклассницы» в том же 2007 году.
Главная роль в триллере «Острие ножа» досталась Тэмсин в 2009 году, а далее была работа в очередном телепроекте под названием «Одноклассницы 2: Легенда о золоте Фриттона». Действие фильма проходит в школе, ученицы которой, мягко говоря, не отличаются особой дисциплинированностью.
В 2010 году Тэмсин снялась в сериале «Деньги», в комедии «Как выйти замуж за миллиардера», в криминальном триллере «4.3.2.1.». В 2011 году она появилась в историческом фэнтезийном сериале «Камелот», в котором сыграла одного из ключевых персонажей — Гвиневру.
Личная жизнь
С 2012 года Тэмсин состоит в фактическом браке с актёром Джошем Хартнеттом. 2 июля 2015 года стало известно, что пара ожидает появления своего первенца.