Subvenant aux besoins de sa famille à travers différents emplois, il chante le soir dans les pubs avant d'apparaître avec son groupe dans des clubs privés. Il est alors remarqué par Gordon Mills, un chanteur reconverti dans la composition qui devient son agent en 1963.

Le premier contrat est signé en 1964 et les chansons écrites par Mills rencontrent un franc succès, en particulier, It's Not Unusual (1965). La voix chaude et puissante de Tom Jones font de lui un interprète de choix dans le registre pop et funk. Adoptant un style vestimentaire branché pour l'époque (pantalons moulants et chemise à col pelle à tarte), il met à profit sur scène son sex-appeal, déclenchant l'hystérie de ses fans. Dans les années 70, le chanteur s’installe à Las Vegas où il donne plusieurs concerts…

Tom Jones continue de parcourir le monde au rythme de plus de 200 concerts par an et rencontre partout un véritable succès populaire. Sa carrière discographique se fait par contre plus discrète avec une série d'albums consacrés à la Country qui ne rencontrent pas un très grand succès même si quelques titres se classent très honorablement dans les charts américains.

Après la mort de son premier agent Gordon Mills, son fils Mark ayant repris le management, il donne une nouvelle impulsion à sa carrière avec une collaboration remarquée avec Art of Noise pour une reprise de Kiss de Prince. Le titre se classe numéro 1 au charts britanniques pendant des semaines.

Tom Jones explore de nouveaux styles et sort un album Dance assez remarqué The Lead and How to Swing It . En 1996, Tom Jones fait une apparition autant remarquée dans Mars Attacks de Tim Burton où il joue son propre rôle. Il participe aussi à la B.O. de The Full Monty de Peter Cattaneo, sorti en 1997.

En 1999, Tom Jones sort un nouvel album, Reload. Le single Sex Bomb (dont la version originale provient de All American Girls de "Sister Sledge"), chanté en duo avec le D.J. Mousse T., est un tube, ramenant Tom Jones sur le devant des scènes internationales. Sa reprise de "Never Tear Us Apart" (INXS) en duo avec Natalie Imbruglia sera aussi remarquée. Cet album fait découvrir Tom Jones à toute une nouvelle génération de fans. En 2002, le chanteur collabore avec Wyclef Jean pour Mr Jones. L'album aux couleurs hip-hop déconcerte les fans de longue date et le succès est assez mitigé…Cet opus est suivi en 2004 d'un superbe projet avec le pianiste britannique Jools Holland de reprises de grands classiques du Rock'n'Roll, du Rythm'n'Blues et du Blues.