Fils de Michel Leeb, célèbre humoriste et acteur et de la journaliste Béatrice Malicet, Tom Leeb décide très jeune de suivre les pas de son père et se tourne vers une carrière artistique. Pendant 5 ans, il suit des cours dans les plus grandes écoles de New-York et y apprend le théâtre, le cinéma, le chant et la danse.

En 2013, Tom Leeb s’essaie à la comédie quand il rejoint le casting de Sous le soleil de Saint-Tropez, spin-off de la série culte de TF1. Le jeune acteur y incarne Tom, le fils de Caroline (Adeline Blondieau), présumée morte depuis quatre ans. Ce rôle de premier plan lui permet de se faire connaître du public français, mais sa carrière peine encore à décoller. Après avoir fait une apparition dans un épisode de Section de Recherches en 2014, il fait ses premiers pas sur le grand écran dans Mon Poussin et Les Nouvelles Aventures de Cendrillon. L’année suivante, avec son ami Kévin Lévy, il monte un spectacle intitulé Kevin et Tom qui lui permet de faire la première partie de Gad Elmaleh à l’Olympia. Après avoir fait la tournée des petites salles parisiennes, il travaille sous la direction d’Alexis Michalik pour l’adaptation filmographique de la pièce de théâtre Edmond.

En mars 2018, Tom Leeb sort son premier single "Are We Too Late" sous le label Roy Music. Ce sera le premier tire de son album Recollection qui sort le 20 septembre 2019. Deux ans plus tard, le chanteur est choisi pour représenter la France au concours de l’Eurovision 2020 avec sa chanson “Mon alliée”. Malheureusement, la situation sanitaire mondiale entraîne l’annulation de l’événement.

L’année 2020 marque également le retour de Tom Leeb à la télévision dans la saison 2 de Infidèle. Il est en effet choisi pour incarner Gabriel, un jeune ostéopathe de 25 ans qui va s’installer dans le cabinet d’Emma et faire chavirer le coeur de la docteure.C’est l’occasion pour lui de donner la réplique à Claire Keim mais aussi de retrouver Chloé Jouannet, qu’il avait croisé dans Avis de Mistral en 2014.