Thomas Elliott nació el 22 de febrero de 1969 en Baltimore, Maryland, Estados Unidos. Hijo de Cynthia Jane y Thomas Elliott Jr..

Asistió al Thomas Sprigg Wootton High School, sin embargo no terminó sus estudios pues se mudó a Hollywood a seguir una carrera en actuación. Vivió por un tiempo en la calle, actuando y cantando en la calle a cambio de dinero.

Debutó en la pantalla grande con Padamati Sandhya Ragam (1987), en el papel de Chris. Ha participado en películas como At Ground Zero (1994), The Crow: City of Angels (1996), The Last Time I Committed Suicide (1997), Boogie Nights (1997), Thursday (1998), The Velocity of Gary (1998), The Thin Red Line (1998), Deep Blue Sea (1999), Under Suspicion (2000), Original Sin (2001), Dreamcatcher (2003), Stander (2003), The Punisher (2004), The Mist (2007), Killshot (2008), Dark Country (2009), Drive Hard (2014), Vice (2015), Standoff (2016), USS Indianapolis: Men of Courage (2016), 1922 (2017), The Predator (2018) y Crown Vic (2019).

Se casó con la actriz Aysha Hauer en 1989. Actuaron juntos en diversas películas. Se divorciaron en 1995. Estuvo comprometido con Olivia d'Abo en 1998, sin embargo el compromiso terminó en 2001. Poco tiempo después conoció a la actriz Patricia Arquette, con quien se casó en junio 2006. Tuvieron una hija juntos, Harlow Olivia Calliope, nacida en febrero de 2003. Se divorciaron en julio de 2011.

Jane ganó un premio a Mejor Elenco en 1997 por Boogie Nights en los Florida Film Critics Circle Awards, además de una nominación a la misma categoría en los Screen Actors Guild Awards. En 1998 ganó también a Mejor Elenco junto a sus compañeros de The Thin Red Line en los Satellite Awards. Entre sus próximos proyectos se encuentra The Vanished (2020), en el papel de Paul; Hunter's Moon (2020), película de terror dirigida por Michael Caissie; Money Plane (2020) como Harry; Run Hide Fight (2020) interpretando a Todd Hull; Breach (2021), protagonizada por Bruce Willis; Warning, thriller de ciencia ficción dirigido por Agata Alexander; Crimson Blues, película de acción y comedia; y Salvage (2021), thriller de terror.