Karier Tom dimulai pada tahun 1995 dengan bekerja di Divisi Ekuitas Morgan Stanley (Singapura). Tom kemudian bekerja sebagai bankir investasi di Deutsche Securities Indonesia dari 1999-2000.
Tom juga pernah dipercaya untuk menjabat sebagai kepala divisi dan wakil presiden senior di Badan Penyehatan Perbankan Nasional (BPPN) dari 2000-2002. Kala itu, BPPN berada di bawah Kementerian Keuangan dan Bank Indonesia yang bertugas untuk merekapitalisasi dan merestrukturisasi sektor perbankan Indonesia setelah sempat mengalami Krisis Keuangan Asia pada 1998. Setelah itu, dia kemudian memilih untuk bekerja di Farindo Investments dari 2002-2005.
Pada tahun 2006, Tom menjadi salah satu pendiri dan direktur utama sebuah perusahaan ekuitas swasta di Singapura bernama Quvat Management. Selain itu, dia juga menjadi presiden komisaris PT Graha Layar Prima Tbk (BlitzMegaplex) dari tahun 2012 hingga 2014.
Dia kembali ke pemerintahan pada tahun 2013 sebagai penasihat ekonomi dan penulis pidato untuk Gubernur DKI Jakarta saat itu, Joko Widodo atau Jokowi. Peran ini ia teruskan sepanjang masa jabatan pertama Jokowi sebagai Presiden Indonesia.
Tom adalah orang di balik layar yang menulis beberapa pidato Presiden Jokowi yang paling ikonik. Salah satunya adalah pidato “Game of Thrones” pada pertemuan IMF-Bank Dunia di Bali pada tahun 2018, dan pidato “Thanos” di Forum Ekonomi Dunia.
Setelah meninggalkan pemerintahan, Tom mendirikan Consilience Policy Institute yang secara resmi beroperasi di Singapura. Lembaga ini merupakan sebuah wadah pemikir yang mengadvokasi kebijakan ekonomi internasionalis dan reformis di Indonesia.
Pada Agustus 2021, Gubernur DKI Jakarta saat itu, Anies Baswedan, menunjuk Tom sebagai Ketua Dewan PT Jaya Ancol. Itu adalah satu-satunya Badan Usaha Milik Pemerintah Provinsi di Indonesia yang terdaftar di Bursa Efek Indonesia.
Adapun saat ini Tom Lembong menjadi bagian dari Tim Nasional (Timnas) Anis Baswedan – Muhaimin Iskandar (AMIN) sebagai co-kapten. Pengumuman Tom Lembang sebagai co-kapten Timnas AMIN dilakukan pada 14 November 2023.
