Tom dio vida a Lucas en el largometraje Lo imposible, de J.A. Bayona. La cinta está protagonizada por Naomi Watts y Ewan McGregor y está basada en la historia real del tsunami que azotó la costa tailandesa en 2004.

Aquella interpretación le hizo merecedor del Hollywood Spotlight Award, así como el premio al Mejor Actor Revelación del National Board of Review, el premio a la Mejor Interpretación Juvenil de la crítica de Nevada, y más recientemente, el galardón al Joven Intérprete Británico del Año, otorgado en los Premios del Círculo de Críticos Londinense.

Entre las nominaciones que ha conseguido se incluyen a Mejor Actor/Actriz Joven de los Critics Choice Movie Awards, los premios de las críticas de Washington DC y Chicago en 2012 al Intérprete Más Prometedor, el Goya al Mejor Actor Revelación y el Premio del Círculo de Críticos Cinematográficos de Londres al Joven Intérprete Británico del Año.

Además, Tom apareció en UK Stars of Tomorrow (Estrellas del Mañana en el Reino Unido), de la revista online Screen International, y en el Youth Impact Report 2012 (Jóvenes de Impacto 2012), de la revista Variety.Antes de ser seleccionado para este papel, Tom había estado interpretando el papel de Billy Elliot en el montaje homónimo del West End londinense, bajo la dirección de Stephen Daldry.

En 2017, se estrena en España la película de aventuras Z, la ciudad perdida.