Tommy Lee Jones egy benzinkutas és egy rendőrnő gyermekekén született Texasban. Gyermekkorát beárnyékolta apja alkoholizmusa, és szülei válása is. A szomorú valóságtól menekülve focizni kezdett, és a középiskolától a Harvard csapatáig szép sikereket ért el.

A színészettel középiskolás korában találkozott, ahol The Caine Mutiny Court Martial című iskolai színdarabban játszott főszerepet. A színpad nagy hatással volt rá, és miután a Harvard angol szakán diplomát szerzett, színészi álmokat dédelgetve New Yorkba költözött. Tíz nappal az érkezése után már megkapta első szerepét a Broadwayen. Számos színpadi szerep és televíziós sorozat után 1970-ben a Love Storyban mutatkozott be a filmvásznon. A film ugyan nem hozta meg számára a világhírnevet, de fontos állomása volt a karrierjének. 1975-ben úgy döntött, hogy Los Angelesben próbál szerencsét. Az áttörést Oliver Stone 1991-es JFK - A nyitott dosszié című filmje hozta meg számára, melyért Oscar-díjra is jelölték. Ekkor figyelt fel rá Andrew Davis, aki Harrison Ford oldalán ajánlott neki szerepet A szökevényben (1993), mely végül meghozta a hosszasan érlelt kritikai és közönségsikert. A filmben nyújtott alakításáért Tommy Lee Jones a Legjobb férfi mellékszereplő kategóriában Oscar- és Golden Globe-díjat nyert. Innentől már nem volt megállás, és nehéz családi körülmények között nevelkedett Jonest a tehetsége a legnevesebb filmcsillagok közé emelte. Karrierje további szakaszát olyan filmek szegélyezik, mint a Mindörökké Batman (1995), Men in Black - Sötét zsaruk (1997), Men in Black - Sötét zsaruk 2. (2002), a Nem vénnek való vidék (2007), a Men in Black - Sötét zsaruk 3. (2012) vagy a Lincoln (2012).