Comenzó acompañando al saxo de su hermano mayor Jimmy, con el que formaría la Dorsey Brothers Orchestra en 1934. Las discusiones con Jimmy le llevaron a abandonar el grupo para formar su propia banda, por la que pasó el mismísimo Frank Sinatra. Años más tarde, la reconciliación con Jimmy propició la vuelta de la Dorsey Brothers Orchestra en 1953. Durante los últimos tres años de su vida fue una estrella de la televisión, donde tenía su propio show. Falleció prematuramente a los 51 años de edad pero su legado sigue vivo: la Tommy Dorsey Orchestra sigue actuando a lo largo y ancho de los EE.UU.