Karier Tom Holland dimulai di dunia teater ketika ia bergabung dalam produksi Billy Elliot the Musical di West End, London, pada 2008. Pengalaman sebagai penari sekaligus aktor panggung menjadi bekal penting sebelum ia memasuki industri film.
Namanya mulai dikenal secara internasional setelah membintangi The Impossible pada 2012. Penampilannya sebagai Lucas Bennett menuai banyak pujian karena mampu membawakan karakter emosional di usia yang masih sangat muda. Setelah itu, ia kembali tampil dalam beberapa proyek, termasuk In the Heart of the Sea yang dirilis pada 2015.
Titik balik terbesar dalam karier Tom Holland datang ketika ia dipercaya memerankan Peter Parker atau Spider-Man di Marvel Cinematic Universe.
Ia pertama kali muncul sebagai Spider-Man dalam Captain America: Civil War pada 2016. Penampilannya langsung mendapat sambutan positif karena berhasil menghadirkan sosok Peter Parker yang muda, cerdas, dan penuh energi.
Setelah debut tersebut, Tom kembali membintangi Spider-Man: Homecoming pada 2017, disusul Avengers: Infinity War pada 2018, Avengers: Endgame pada 2019, Spider-Man: Far From Home pada tahun yang sama, hingga Spider-Man: No Way Home pada 2021 yang menjadi salah satu film Spider-Man tersukses sepanjang masa.
Pada 2026, Tom kembali memerankan sang manusia laba-laba dalam film Spider-Man: Brand New Day yang menjadi kelanjutan perjalanan Peter Parker di MCU.