En 2007, alors âgé de 20 ans, Tobias Lindholm sort diplômé de l’École nationale de cinéma du Danemark et rédige plusieurs courts métrages, comme In transit, ainsi que le feuilleton danois Sommer. Il persévère sur le petit écran et scénarise en 2010 la série Borgen, succès international diffusé dans plus de 20 pays, avant de ficeler l’intrigue du drame Submarino.

La même année, Tobias coréalise R avec Michael Noer, son premier long métrage, et remporte le Dragon Award du Meilleur film nordique à Göteborg ainsi que le Bodil du Meilleur film danois. Dans cette immersion carcérale aussi réaliste que brutale, il met en scène le comédien Pilou Asbæk, qu’il retrouve deux ans plus tard dans Hijacking. Ce thriller dramatique, inspiré d’une histoire vraie, retrace la prise d'otage d’un navire danois par des pirates somaliens et fait partie de la sélection officielle de sept festivals internationaux dont la Mostra de Venise.

Toujours en 2012, il scénarise La Chasse porté par un Mads Mikkelsen très convaincant, acclamé par la profession et nommé dans neuf catégories à Cannes.