Том Йорк родился в Веллингборо, Англия. У него был врожденный дефект глазного яблока — до шести лет левый глаз был парализован. Еще ребенком он перенес пять хирургических операций, причем последняя оказалась настолько неудачной, что левый глаз почти полностью ослеп, а веко только чуть-чуть приподнималось. Проносив около года черную повязку, Том смог смутно видеть левым глазом. Профессия отца — продажа инструментов для химической промышленности — требовала постоянных переездов. Том часто менял школы, ему трудно было заводить друзей, одноклассники дразнили его из-за его проблемы с глазом, и большая часть его детства прошла в одиночестве.
Когда Тому исполнилось семь лет (семья жила тогда в Оксфорде), он получил в подарок первую гитару. На гитарные подвиги его вдохновило выступление гитариста Queen Брайана Мэя (Brian May). Первая законченная песня, рожденная его фантазией, называлась «Mushroom Cloud» и описывала ядерный взрыв. В десять лет Том Йорк, уже ученик частной школы для мальчиков, присоединился к первой в своей жизни рок-группе. Школа сыграла в судьбе Тома чрезвычайно важную роль: именно здесь он нашел будущих коллег по Radiohead Эда О’Брайана (Ed O’Brien), Фила Селвэя (Phil Selway), Колина Гринвуда (Colin Greenwood) и его младшего брата Джонни Гринвуда (Jonny Greenwood).
Репетировать юные музыканты могли только по пятницам, поэтому их команда поначалу именовалась On A Friday. Том Йорк играл на гитаре и исполнял обязанности вокалиста, а также развивал навыки композитора и автора текстов. По словам Йорка, наиболее важными фигурами в его личном музыкальном пантеоне были Элвис Костелло, Queen и Beatles. А что касается приоритетов его коллег по команде, то оказалось, что все они сходятся на трех альтернативных командах — Smiths, R.E.M. и The Cure.
В 1987 году 19-летний Том попал в автокатастрофу. Сам он почти не пострадал, но девушка, сидевшая на переднем сиденье рядом с ним, получила серьезные травмы. С тех пор музыкант испытывает панический страх перед автомобилями, что нашло отражение в песнях Radiohead «Airbag», «Killer Cars» и «Stupid Car».
В университете Йорк специализировался на изящных искусствах и английском языке. А вечерами работал диджеем в клубе «Guild» и играл в команде Headless Chickens. Какое-то время он подрабатывал на полставки санитаром в психиатрической клинике. На втором курсе Йорк увлекся компьютерной реальностью: в университете появились «Макинтоши», которые его абсолютно очаровали.
Примерно в это же время он познакомился с художником Стенли Донвудом (Stanley Donwood), который начиная с 1994 года станет основным соавтором — наряду с фронтменом — художественного оформления синглов и альбомов Radiohead. В своих дизайнерских работах музыкант часто прятался под разными псевдонимами — The White Chocolate Farm, Tchock и другими. В 2001 году тандем Йорка и Донвуда удостоится премии Grammy за лучшее оформление альбома.
В 1991 году, после нескольких лет разлуки (школьные друзья за это время успели закончить колледжи и университеты), рок-квинтет On A Friday был торжественно реанимирован. После подписания контракта с рекорд-лейблом Parlophone название пришлось сменить. Так появилась группа Radiohead, обязанная своим именем одноименной песне с альбома Talking Heads «True Stories».
Команда сумела привлечь к себе внимание первым же синглом «Creep», представленным на дебютном альбоме «Pablo Honey», который критики встретили неоднозначно. Том Йорк, как главный генератор музыкальных идей и инициатор эмоциональной атмосферы, населял песни Radiohead собственными призраками, находил выход для своих душевных и духовных конфликтов. Поэтому в творчестве команды с первых шагов доминировали темы изоляции, мечтательной надежды, смирения, экзистенциализма. Этот нетипичный эмоциональный концентрат впервые был более или менее полно обрисован на втором альбоме «The Bends».
Третья студийная попытка группы, классический диск «OK Computer» (1997), вознесенный в ранг эпохального релиза всеми уважающими себя музыкальными изданиями. Редакциями журналов «Q» (Великобритания) и «Play» (Россия) был назван величайшим альбомом всех времён. Этот релиз в одночасье превратил Radiohead в одну из самых авторитетных современных рок-групп. А ее лидера довел до состояния глубокой депрессии: Тому не давала покоя мысль, что публика попалась на удочку не столько музыки, сколько личностей, стоящих за вывеской Radiohead, в том числе и его собственной.
Так что на следующем альбоме Йорку меньше всего хотелось повторять саунд «OK Computer» с его неожиданно успешной формулой. Лонг-плей «Kid A» (2000) представлял собой еще один стилистический эксперимент группы, активно ассимилировавшей элементы электронной музыки. В абстрактных звуковых пейзажах «Kid A» можно расслышать не только лид-вокал, гитару и фортепиано Йорка, но и его пассажи на электронных клавишных, бас-гитаре. Впоследствии он пробует себя как барабанщик. В интервью, которые Том Йорк давал в разные годы, он неоднократно признавался, что терпеть не может «мифологию», пронизывающую рок-музыку, а та истерия, которую массмедиа нагнетают вокруг знаменитостей, вызывает у него отвращение. Будучи одной из самых важных и креативных фигур на современной британской сцене, Йорк всегда ведет себя так, словно и не подозревает о своем статусе. Для него гораздо большее значение имеют сугубо творческие и профессионально-технические моменты. Поклонники ценят его умение петь фальцетом, продемонстрированное в треках «Fake Plastic Trees» и «How To Disappear Completely», его способность покорять самые высокие ноты регистра (в песнях «Creep», «Exit Music (For a Film), Let Down»). Как признавался сам вокалист, решающее влияние на его исполнительскую манеру оказал Джефф Бакли (Jeff Buckley).
Пятый альбом Radiohead «Amnesiac» (2001) стал продолжением «Kid A», основная часть материала создавалась еще во время сессий 1999—2000 годов. Возвращаться к гармоничному гитарному року пятерка не собиралась.
Во время промо-кампании, приуроченной к изданию следующего лонг-плея «Hail to the Thief» (2003), фронтмен признался, что с удовольствием подготовил бы альбом, используя один только компьютер и забыв о существовании гитары. Через несколько лет он успешно реализует такую возможность (сольный альбом Йорка «The Eraser»)
Голос Йорка можно услышать в песнях Бьорк («I’ve Seen It All» с альбома «Selmasongs»), Пи Джей Харви («This Mess We’re In», «One line» и «Beautiful feeling» с пластинки «Stories from the City, Stories from the Sea»), группы Drugstore (дебютный сингл «El President», изданный на альбоме «White Magic for Lovers»), в кавер-версии песни Pink Floyd «Wish You Were Here», записанной вместе с Sparklehorse, в сингле «Rabbit in Your Headlights» группы UNKLE.
Том Йорк также пел в специально созданной супергруппе Venus in Furs, которая подготовила саундтрек для фильма Тодда Хэйнса (Todd Haynes) «Velvet Goldmine» (1998), посвященного глэм-року. Он записал вокальные партии для трех песен.
В мае 2006 года Том Йорк сообщил, что он закончил работу над сольным дебютом, который увидит свет в ближайшие месяцы. Студийный релиз музыканта «The Eraser», записанный вместе с давним продюсером Radiohead Найджелом Годричем (Nigel Godrich), состоялся летом 2006.
В конце 2009 года Йорк дал несколько концертов вместе со своей новой группой, а в начале 2010 года стало известно ее название — Atoms for Peace.