Thomas Petty est né à Gainesville, en Floride, le 20 octobre 1953. La vocation de Tom Petty s'est révélée très tôt, quand un de ses oncles l'a emmené sur le tournage d'un film d'Elvis Presley. Approcher le King a rempli la tête du jeune Tom de rêves rock'n'roll et l'a décidé à devenir un musicien de rock.
C'est en jouant dans différents groupes locaux que Tom Petty commence à s'étalonner. Son jeu de guitare incisif et sa voix légèrement éraillée sont des atouts pour pratiquer un rock teinté blues et country. C'est en rejoignant Mudcrutch que Tom Petty rencontre deux de ses futurs compagnons au long cours. Tout d'abord le guitariste Mike Campbell et ensuite le claviériste Benmont Tench. Le noyau dur de Tom Petty and the Heartbreakers est déjà en place.
En 1974, Mudcrutch part pour Los Angeles avec un contrat chez Shelter Records en poche. Le groupe existe, sans succès notable, jusqu'en 1975. Peu de temps après, Tom Petty et ses complices forment Tom Petty and the Heartbreakers. Accaparé par la carrière du groupe, il faut attendre 1988 pour que Tom Petty s'offre une escapade. Il participe au pastiche de super groupe The Travelling Wilburys aux côtés de Bob Dylan, Roy Orbison, George Harrison et Jeff Lynne. Tom Petty joue le rôle de Charlie T. Jnr alors que les autres membres deviennent les frères Wilbury, les Dalton du rock en quelque sorte.
En 1989, c'est avec Jeff Lynne et une grande partie des Heartbreakers qu'il réalise son très réussi premier album solo, Full Moon Fever. En 1990 arrive la suite des aventures des pseudo-frères Wilbury avec The Travelling Wilburys Vol. 3 : Roy Orbison, décédeé, n'est pas remplacé et Tom Petty devient Muddy Wilbury.
En 1994, Wildflowers inaugure un contrat personnel avec Warner. L'album montre un Tom Petty en petite forme. Malgré la production de Rick Rubin, l'album stagne à la 8ème place des ventes aux Etats Unis, le plus petit score de Tom Petty en solo. L'album de 2006, Highway Companion, sans avoir la force d'un album avec les Heartbreakers, est un disque traditionnel. Tom Petty s'y montre sans fard, tel qu'en lui même, un chanteur et compositeur efficace et respectueux de la tradition.
Après avoir été intronisé au Rock and Roll Hall of Fame en 2002, Tom Petty participe aux deux projets du groupe Mudcrutch, sortis en 2008 et 2016. Le 2 octobre 2017, il est victime d'un arrêt cardiaque à son domicile de Malibu, en Californie. Transféré à l'hôpital de Santa Monica, il décède plusieurs heures après, à l'âge de 66 ans.
