D'origine irlandaise, Tom Berenger est diplômé en journalisme à l'Université du Missouri. L'acteur effectue ses premiers pas dans une petite compagnie de théâtre avant de décrocher plusieurs petits rôles dans des séries télévisées. Il sera ainsi Timmy Siegel dans On ne vit qu'une fois. En 1976, Tom Berenger débute au cinéma dans le film indépendant Rush it de Gary Youngman, puis enchaîne avec La Sentinelle des maudits de Michael Winner. En 1980, il apparaît aux cotés de Christopher Walken dans Les Chiens de guerre de John Irvin, avant d'incarner une star désabusée dans Les Copains d'abord de Lawrence Kasdan.

La consécration arrive en 1986. Son terrible sergent Barnes dans Platoon d'Oliver Stone vaut à Tom Berenger la reconnaissance de la profession, un Golden Globe du Meilleur second rôle et une nomination à l'Oscar du Meilleur second rôle en 1987. Les films prestigieux se succèdent alors : Traquée de Ridley Scott, Randonnée pour un tueur de Roger Spottiswoode, La Main droite du diable de Constantin Costa-Gavras, Ne un 4 juillet pour lequel l'acteur retrouve Oliver Stone, Troubles de Wolfgang Petersen, ou encore Sliver de Phillip Noyce. En 2001, Tom Berenger apparaît dans les thrillers Training day d'Antoine Fuqua et Eye see you de Jim Gillespie.

Durant les années 2000, il se consacre principalement au petit écran, avec des téléfilms et des direct-to-DVD axés sur l’action, le thriller et leurs variantes, comme Johnson County War (TV) (2002), Sniper 2 (TV) (2002) et sa suite (2004), Détective (TV) (2005), Des serpents à bord (2009) ou encore Mise à Prix 2 (2010), la suite de l'explosif Mi$e à prix réalisé par Joe Carnahan (L' Agence tous risques) en 2007. Parallèlement à ses nombreux rôles dans des longs-métrages, Tom Berenger est également à l’affiche de plusieurs séries, dont Peacemakers et October Road, dans lesquelles il interprète l'un des personnages récurrents. En 2010, le comédien prouve qu'il peut encore avoir des rôles de qualité en rejoignant le casting d’Inception de Christopher Nolan, l’un des films les plus attendus de l’année, avec Leonardo DiCaprio en tête d’affiche.