Томас Джон Томсон родился 5 августа 1877 года около Клермонта, Онтарио, был шестым ребенком из десяти детей в семье фермера Джона Томсона и Маргарет Мэдисон. Когда ему было всего два месяца, семья переехала в Роуз-Хилл, к северо-востоку от Оуэна-Саунда, где он воспитывался. Несмотря на свое плохое здоровье, мальчик получил образование в местных школах и проявил большой интерес к спорту, плаванию, рыбалке и охоте. Его воспитание в сельской местности приближало юношу к искусству и вдохновило его на то, чтобы попробовать рисовать, заняться музыкой и дизайном. Однако Том был вынужден найти работу согласно традициям, которым следовала его шотландская семья.
Он устроился работать на железный литейный завод в качестве ученика, но был уволен через восемь месяцев. Далее будущий художник поступил в Канадский бизнес-колледж в Онтарио. Через восемь месяцев перебрался в Сиэтл, штат Вашингтон, в 1901 году, чтобы помочь своему брату Джорджу. Впоследствии он начал работать коммерческим художником, что помогло ему укрепить его навыки в рисовании и дизайне. Вернувшись в Канаду в 1904 году, присоединился к фирме «Legg Brothers» в Торонто в качестве старшего художника. Томсон совершил многочисленные поездки по живописным местам в Торонто вместе с начинающими художниками, среди которых были Франклин Кармайкл, Артур Лисмер, Франк Джонстон и Фредерик Варли. В 1912 году была совершена его первая поездка в парк Алгонкин, который стал источником вдохновения для большей части будущих работ художника.
В 1901 году, живя в Сиэтле вместе со своим братом Джорджем, он встретил Элис Элинор Ламберт и завязал с ней романтические отношения на короткое время. Будучи страстным рыбаком, художник часто плавал на озере в Алгонкинском парке. Во время одной такой поездки 8 июля 1917 года он пропал без вести, его тело было найдено на берегу озера через восемь дней. Хотя первоначальной причиной его смерти считалось случайное утопление, правда до сих пор остается загадкой. Непонятно, было ли это несчастным случаем, убийством или самоубийством. Томсон был похоронен на кладбище возле его любимого озера 17 июля 1917 года. Однако тело было эксгумировано и повторно захоронено в родном городке художника 21 июля, по просьбе его брата Джорджа. После неожиданной и несвоевременной смерти осталось более 50 полотен и 300 этюдов, которые не были закончены. Каменная пирамида в качестве мемориала была воздвигнута с видом на озеро, где Томсон часто останавливался и проводил много времени, в сентябре 1917 года. Мемориальная художественная галерея Тома Томсона была открыта в Оуэн-Саунд в 1967 году в знак уважения к этому удивительному художнику.