se crió en la ciudad de Bath (Somerset), donde asistió a la King Edward's School, teniendo una muy activa participación en el Departamento de Teatro de la escuela. Posteriormente completó sus estudios en la Central School of Speech and Drama, de la que se graduó en junio de 2005, trabajando enseguida en el film de comedia "
En enero de 2007, apareció por primera vez en la serie de la BBC, "
Waterloo Road", interpretando a
Brett Aspinall. A pesar de tener 24 años en ese momento,
Payne interpretó a un personaje de 17 años de edad. Permaneció en la serie hasta el final de la temporada siguiente en marzo de 2008.
En 2009,
Payne interpretó a
George Best en "
Best: His Mother's Son", una película de la BBC 2 sobre el legendario futbolista. Ese mismo año trabajó en las series "
Marple: They Do It With Mirrors" y en "
Cumbres borrascosas" para ITV .
Su último trabajo para la pantalla chica fue en la serie de HBO, "
Luck", dirigida por
Michael Mann y protagonizada por
Dustin Hoffman y
Nick Nolte. Tom interpretó el papel de
Leon Micheaux.
En 2012 se estrenó el largometraje "
My Funny Valentine", que lo tuvo como protagonista junto a
Pippa Black; y, ese mismo año, fue elegido para interpretar el rol protagónico de "
El Médico" (basado en el libro del mismo nombre de Noah Gordon), junto a Stellan Skarsgard y
Ben Kingsley. El film se estrenó en didiembre de 2013.