Холландер родился в Бристоле, но вырос в Оксфорде. Отец Холландера — чешский еврей, семья которого обратилась в католицизм, а мать — англичанка. Родители Холландера были учителями, его отец руководил научным отделом престижной школы в Оксфорде. Его дед, Ганс Холландер, был музыковедом, автором книг о композиторе Яначеке. Холландер учился в Dragon School, а затем в школе Абингдона, где был главным хористом. В юности был участником Национального молодёжного театра и Национального молодёжного музыкального театра. В 1981 году, в возрасте 14 лет, он получил главную роль в постановке BBC «Джон Даймонд» Леона Гарфилда.
Холландер учился в Селвин-колледже в Кембридже. Он активно участвовал в сценических постановках и был президентом Общество Марлоу. Друг и сокурсник Холландера Сэм Мендес поставил несколько пьес с его участием, пока они учились в Кембридже, в том числе и получившую признание критиков постановку «Сирано де Бержерак» (в которой также участвовал будущий заместитель премьер-министра Великобритании Ник Клегг).
В 1992 году в начале своей театральной карьеры Том Холландер получил премию Иэна Чарлсона за роль Уитвуда в спектакле театра Lyric Hammersmith Theater «Путь мира». За свою кинокарьеру снимался в таких фильмах как «Энигма», «Госфорд-парк», «Гордость и предубеждение», «Пираты Карибского моря: Сундук мертвеца», «Пираты Карибского моря: На краю света», «Ханна. Совершенное оружие», «Бойфренд из будущего» и других. Был соавтором сценария и сыграл главную роль в ситкоме «Преподобный», который в 2011 году получил премию Британской академии телевидения за лучший ситком. Холландер также сыграл главную роль в мини-сериале телеканала ITV «Доктор Торн» и выиграл премию BAFTA TV в категории «Лучшая мужская роль второго плана» за роль майора Лэнса «Корки» Коркорана в сериале BBC «Ночной администратор».
