Tommy Dorsey nació el 27 de noviembre de 1905, hijo de Thomas Frances Dorsey y Theresa Langton; creció en una comunidad minera irlandesa en el condado de Schuylkill. Thomas Dorsey fue un músico autodidacta y profesor de música a tiempo parcial. Enseñó música a sus dos hijos a una edad muy temprana. Dorsey tocaba la corneta y más tarde aprendió a tocar el trombón. Junto con su padre y su hermano Jimmy, formó su propia banda en la década de 1920. El ritmo rápido de Dorsey rápidamente tomó forma como su propio estilo característico, lo que finalmente llevó a la desaparición de su relación fraternal y sus carreras musicales juntos.
Al principio, la banda que formaron se llamó Dorseys’ Wild Canaries. Durante este período tocaron en el parque de atracciones Carlin’s en Baltimore. Alrededor de 1923, Jimmy se unió a los Scranton Sirens y pronto convenció a Tommy para que se uniera a él. Después de una cantidad considerable de cambios de banda y trabajos independientes, los hermanos volvieron a formar su propia banda llamada Dorsey Brothers Orchestra en 1928. La banda usó instrumentación de viento característica de las grandes bandas. La banda también tocó versiones animadas de las canciones de Bing Crosby, como “Stay on the Right Side of the Road”.
Tommy Dorsey se casó con Mildred “Toots” Kraft y tuvieron dos hijos juntos. Se desconoce la fecha de la boda, pero vivieron en Freeport, Nueva York. Alrededor de 1934, Dorsey trasladó a la familia a Bernardsville, Nueva Jersey.
La orquesta de los hermanos Dorsey comenzó a tocar de forma regular en Nueva Inglaterra en 1934, y Glenn Miller escribió muchos de los arreglos. A pesar de los muchos años que trabajaron juntos, los hermanos eran rivales acérrimos y a menudo tenían desacuerdos sobre el ritmo y el estilo, lo que finalmente llevó a la disolución de la banda en 1935.
Tommy y Jimmy tocaron juntos muy pocas veces durante los siguientes 18 años. Tommy era un perfeccionista y experimentó una fuerte rotación de personal desde el comienzo de su banda, la Tommy Dorsey Orchestra. Bud Freeman entraba y salía de la banda y el legendario baterista Buddy Rich se unió en 1939.
La orquesta se formó inicialmente principalmente con miembros de la banda de Joe Hayme. Hicieron su debut en el Lincoln (más tarde Edison) Hotel en Nueva York. En octubre de 1935, grabaron la canción principal de Tommy “I’, Gettin’ Sentimental Over You”. Tommy se hizo famoso por su suave perfeccionismo en el trombón, un estilo que le valió el apodo duradero: “el caballero sentimental del swing”. Dorsey también creó una serie de arreglos, similares a su siempre popular “Marie”, con Frank Sinatra, como “Blue Skies” en 1941. En la década de 1940, Dorsey comenzó a presentar actuaciones románticas y de ensueño con Sinatra y los Pied Pipers, cuyo mayor éxito juntos fue “I’ll Never Smile Again”.
En 1936, la Orquesta de Tommy Dorsey transmitió a nivel nacional desde Dallas y luego desde el área de Los Ángeles. Tommy se hizo cargo del programa de radio cómico de Jack Pearl en 1937. Pronto comenzó un periódico llamado The Bandstand, que resultó ser demasiado caro y pronto fue abandonado. A fines de 1939, su patrocinio de radio terminó. Su trabajo con Sinatra compensó estas pérdidas y la orquesta floreció durante los años de guerra. La banda de Dorsey tocó como atracción de apertura durante cuatro semanas en el Hollywood Palladium, que abrió en Halloween en 1940.
La orquesta tocó en bandas sonoras y apareció en películas durante años. Tommy apareció en películas y también formó sus propias editoriales, Sun Music y Embassy Music. Tommy se divorció de su primera esposa alrededor de 1941 y se casó con la actriz de cine Pat Dane en 1943; este matrimonio también terminó en divorcio. Poco después abrió su propio Casino Gardens después de una disputa económica con el Hollywood Palladium en el verano de 1944.
Dorsey se volvió a casar, esta vez con Jane New en 1948, y juntos tuvieron dos hijos. En 1947 protagonizó una biografía ficticia llamada The Fabulous Dorseys junto a su hermano Jimmy. Durante este período, los hermanos también formaron una editorial conjunta, lo que los llevó a disolverse temporalmente en 1947. Sin embargo, más tarde se reunieron en 1953 debido a los gastos de la editorial y formaron la Dorsey Brothers Orchestra. La banda pronto apareció en la serie de televisión de Jackie Gleason, en la que se presentó a la joven estrella Elvis Presley.
Tommy Dorsey se ahogó con la comida en noviembre de 1956 en su casa de Greenwich, Connecticut, tras tomar una sobredosis de somníferos. Dorsey era admirado sobre todo por su habilidad técnica con su instrumento. Su tono musical era puro y suave; podía tocar una línea de legato casi perfecta. Dorsey rara vez ha sido superado como intérprete de baladas.