Том Шиллінг виріс в Берліні у сім'ї двох картографів. В шестирічному віці мати відвела його на перше прослуховування, після якого хлопця взяли зіграти роль. Навчався у гімназії імені Джона Ленона. Режисер Томас Гайзе шукав у школі Шилінга дванадцятирічних школярів для п'єси «В тіні місяця», куди згодом, після прослуховування запросили Тома. Впродовж наступних чотирьох років хлопець з'являвся в деяких постановках Берлінського Ансамблю. Режисер Вернер Шретер задіяв його у Месьє Верду, Кармен-Мая Антоні — Der Ingwertopf Бернар Клаус Траґелен — Життя Галілея, Стефан Лос в Клейстовій драмі Принц Фрідріх Гамбурзький. Хотів вчитися живопису, але продовжив займатися акторським мистецтвом.
За кілька ролей в театрі він зіграв у телесеріалі Tatort: Kinder der Gewalt. Навчання в берлінській гімназії Джона Ленона закінчив у 2001 році. Як актор повнометражного кіно дебютував 2000 року разом з Робертом Штадлобером у фільмі Божевільний за романом Бенджаміна Леберта. Крім того з Робертом Штадлобером Шилінг пересікається 2003 року у фільмі Verschwende deine Jugend і 2006 у фільмі Schwarze Schafe де вони грають двох берлінських студентів. У фільмі «Академія смерті» виконав разом з Максом Рімельтом другу головну роль. 2006 року удостоєний стипендії Інституту театру і кіно Лі Страсберна в Нью-Йорку. У тому ж році в нього народився син.
Також зіграв головну роль у комедії Леандера Хаусмана Заплутались в коханні. 2011 року — молодий Адольоф Гітлер у фільмі Mein Kampf «Моя боротьба» за однойменною драмою Джорджа Таборі (разом з Ґьотцом Ґеорґе). Режисер Урс Одермат.
Визнання до Шиллінга прийшло 2012 року з трагікомедією Жана-Оле Ґерстера «Прості складнощі Ніко Фішера». За роль Ніко отримав вже другу баварську кінонагороду Deutscher Filmpreis і був номінований до нагороди Preis der Deutschen Filmkritik. Крім того, за цю роль номінований 2014 року на Європейський кіноприз в категорії найкращий актор.
14 листопада 2013 отримав Бамбі.
Шиллінг живе у Берліні, в районі Пренцлауер-Берґ. На початку літа 2014 року на світ з'явилась його друга дитина, перша в громадянському шлюбі з асистенткою режисера Анною Мосебах.
