Кинокарьера Тома Эллиса началась в 1985 году, когда он сыграл небольшую роль в телесериале «Жители Ист-Энда». После этого Эллису стали приходить предложения от режиссёров и студий. Через двадцать лет, после этой роли, в 2006 году, он появился в этом же сериале в роли доктора Оливера.
Он сыграл Гэри Престона в популярном телешоу «Миранда», транслировавшегося на BBC с 9 ноября 2009 года по 1 января 2015 года. Также Эллис сыграл роль Джастина в сериале «Нет ангелов» и роль Томаса Миллигана в сериале «Доктор Кто» телеканала BBC One.
В 2009 году Эллис снялся в комедийной драме «Понедельник, понедельник» на телеканале ITV. Он также получил роль инспектора Блэнда в фильме о Пуаро по произведению Агаты Кристи. Эллис был звездой американского сетевого сериала «Раш», в котором он сыграл голливудского врача.
В феврале 2015 года было объявлено, что Эллис сыграет роль Люцифера Морнингстара в фантастическом телесериале «Люцифер» по мотивам одноимённого комикса DC Comics. Премьера сериала состоялась 25 января 2016 года.
