Tommaso Basili nasce a Tempio Pausania, in Sardegna, da padre marchigiano trapiantato negli Stati Uniti, e madre italo-francese nata e cresciuta nelle colonie franco-portoghesi del Madagascar. Cresce tra Milano ed il lago di Como, per poi proseguire i suoi studi superiori tra la Svizzera, Francia, Stati Uniti e Spagna dove si è laureato. Studia recitazione prima al Michal Rodgers Acting Studio e poi completare la sua formazione negli Stati Uniti alla Stella Adler Studio of Acting di New York.
Ha esordito in It...visualizza tuttotalia su 1993, serie Sky Atlantic, per poi proseguire il suo percorso in diverse serie: Diavoli, Leonardo, Petra, FBI International, Rise of Empires: Ottoman per Netflix USA ricoprendo il suo primo ruolo da co-protagonista interpretando l' Imperatore Costantino, The Good Ship Murder etc..
Per il cinema ha esordito su Lamborghini di Bobby Moresco accanto a Mira Sorvino e Frank Grillo. Di recente ha ricoperto il ruolo di Gianni Agnelli nel film “Ferrari” di Michael Mann, accanto ad Adam Driver e Penelope Cruz.