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Wilson nasceu em Dallas, no estado do Texas, filho de Robert Andrew Wilson e Laura Cunningham Wilson. Sua família é católica de origem irlandesa. Em Dallas, estudou na St. Mark's School of Texas e em Los Angeles, estudou na Occidental College. Wilson fez seu filme de estréia ao lado do irmão Owen Wilson no filme Bottle Rocket, dirigido por Wes Anderson, baseado no curta-metragem homônimo de 1994. Depois de se mudar para Hollywood com seus dois irmãos, atuou no filme Telling Lies in America e fez uma pequena aparição no filme Scream 2, ambos lançados em 1997. Em 1998, fez dois filmes com a atriz Drew Barrymore: Best Men e Home Fries. Ainda em 1998, fez o filme Rushmore, dirigido por Wes Anderson e co-escrito por seu irmão Owen. Em 2001, estrelou ao lado de Reese Witherspoon o filme Legally Blonde, que levou o ator ao estrelato assim como os filmes Old School e The Royal Tenenbaums. Wilson também fez um papel notável na série de comédia That '70s Show, durante 2002 e 2005. Em 2006, Wilson estrelou Idiocracy, o primeiro filme dirigido por Mike Judge desde Office Space, lançado em 1999. Em 2007, Wilson fez um papel mais sério ao lado de Kate Beckinsale no triller Vacancy. Em 2008, estrelou o filme Henry Poole Is Here, filmado em La Mirada, Califórnia. Em 2009, estrelou o filme Tenure, filmado em uma faculdade na Pennsylvania.

Cruise frequentou brevemente um Mosteiro Franciscano, em Cincinnati com a intenção de ser frei. Foram 14 meses de meditação, de onde despertou um dia a luz da representação. A sua carreira pastoral chegava ao fim, quando abandonou o Mosteiro e, num prazo de dez anos, começou a sua carreira de ator. Tom partiu para Nova Jérsei para tentar a sorte, e iniciou os estudos de interpretação. Foi a diversos "castings" e trabalhou no que pode: camareiro, lojas de gelados, mas nunca conseguia realizar o seu sonho. Então, decidiu ir para a Califórnia, onde conseguiu o seu primeiro papel, no filme dirigido por Franco Zeffirelli, Amor sem Fim. Logo a seguir participa de Vidas Sem Rumo, de Francis Ford Coppola, em 1983. Depois deste papel, voltaria a Nova Jersey, com a surpresa de ser escolhido para o filme Toque de Recolher, mas como ator secundário. A sua carreira começou logo ali, e em 1981, conseguiu o seu primeiro papel como protagonista, em Negócio Arriscado, contracenando com Paul Brickman e Rebecca de Mornay.
Filho de Mary Lee Mapother e do engenheiro elétrico Thomas Mapother III, que morreu de câncer em 1984, Tom tem três irmãs: a publicitária Lee Anne, a professora Marian e Cass. Após o divórcio, Mary Lee subiu ao altar novamente, dando a Jack South a posição de padrasto de Cruise. A primeira namorada conhecida foi a atriz Rebecca de Mornay, a quem conheceu no set de filmagem de Negócio Arriscado. Sua primeira mulher foi a atriz Mimi Rogers, e foi ela quem introduziu Cruise na Cientologia. Eles se divorciaram após três anos de casamento, pois ele havia se apaixonado por Nicole Kidman. Para causar ciúmes no ex, ela posou nua para a revista masculina Playboy. Tom e Nicole se conheceram no set do filme Dias de Trovão, em 1990. Casaram-se na véspera de Natal do mesmo ano. Eles adotaram duas crianças, a menina Isabella e o menino Connor. Além de Dias de Trovão, eles também contracenaram em Um Sonho Distante (1992) e em De Olhos Bem Fechados (1999). Se divorciaram após dez anos juntos. A atriz espanhola Penélope Cruz e Tom se conheceram enquanto atuavam juntos no filme Vanilla Sky (2001), e ficaram juntos durante quase três anos. Tom e a estrela de Dawson's Creek, Katie Holmes, começaram a namorar no início de 2005, e ficaram noivos no mesmo ano. Ele lhe propôs casamento em Paris, na França, quando estavam na Torre Eiffel. Ela engravidou no mesmo ano, dando à luz Suri, em 18 de abril de 2006. Suri significa "princesa" ou "rosa vermelha".
Tem três filhos; Isabella Jane Kidman Cruise e Connor Anthony Kidman Cruise, filhos adotivos dele com Nicole Kidman, e Suri Holmes Cruise, filha biológica dele com Katie Holmes.