2007年，戴利获得成人赛资格后，拿到了英国锦标赛成年组亚军，并被BBC评选为年度最佳青年运动员。他由此作为“希望之星”，在英国广受欢迎，被称为“跳台上的哈利·波特”和“跳台上的贝克汉姆”，得到了英国政府天才运动员奖励计划的资助。同年，他开始参加国际游泳联合会（FINA）的大奖赛和世界系列赛，两次在个人比赛中获得第四名。2008年1月，戴利在国际游泳联合会世界跳水排行榜男子10米跳台项目排名第六；在国际泳联跳水大奖赛上，汤姆·戴利以495.45的成绩获得10米跳台季军。3月在欧锦赛上摘取单人10米跳台的金牌，成为欧洲最年轻的跳水冠军，并以英国历史上最年轻运动员的身份参加北京奥运会；5月，在2008年国际泳联跳水世界系列赛上，他以429.12的成绩获得男子双人10米台冠军，以473.15的成绩拿下男子10米跳台亚军。8月的北京奥运会，戴利的首次奥运之旅并不成功，他在单人比赛中仅获得第7，双人比赛中只获得第八名，戴利虽然没有收获奖牌，但稳定的发挥已经让全世界的观众认识了他。戴利平时每天训练7个小时，为了保持营养均衡，他的饮食受到严格限制。

2009年2月，戴利在英国跳水锦标赛预赛和半决赛中多次得到满分，决赛中他的反身翻腾两周半转体两周半屈体得到裁判三个满分，以1509.70的总分卫冕男子10米台，创造了职业生涯最佳纪录；3月，汤姆·戴利在中国的跳水世界系列赛上获得了第三名；7月的罗马世锦赛，戴利在男子单人10米台决赛中，最后三跳一共获得裁判送出的9个10分，稳定的发挥让他后来居上以7.65分的优势力压邱波摘得金牌，15岁的戴利成为了世锦赛历史上第一位获得男子十米台冠军的英国人；同月获得国际泳联跳水大奖赛的男子10米跳台冠军。2010年，在英联邦运动会10米个人跳台以及双人10米跳台比赛中获得了第一名。2011年，在世界锦标赛上10米台双人跳台比赛中排名第六，在个人项目中排名第五。

2012年8月，戴利在伦敦奥运会男子10米台预赛中动作失误涉险晋级；决赛中第一跳翻腾速度不够，仅得到75.60分，随后戴利提出场馆的闪光灯影响了他的发挥，裁判组同意让他重新跳了一次，这是跳水世界大赛的历史上绝无仅有的，他再一次跳这个动作，得到了91.80分，此后的五跳戴利正常发挥，最终获得季军。2013年2月，戴利和奥尔德里奇获得跳水世界杯赛男子双人10米跳台铜牌；4月，戴利参加国际泳联跳水世界杯比赛，在男子10米跳台项目上，以总分542.15的成绩拿到金牌；11月，他在跳水世界杯上拿到男子双人十米台的季军；12月的欧锦赛，戴利的动作难度一般但完成质量很高，在第4轮和第5轮，他一共拿到了8个10分，以总分491.95分夺得单人十米台的冠军。

2014年3月，戴利在中国的跳水世界系列赛单人10米跳台项目上获得了第三名；8月，在第20届英联邦运动会男子10米跳台比赛中，以516.55分成绩获得冠军，在欧洲锦标赛德国站男子10米跳台比赛中获得第二名。2015年8月，在俄罗斯喀山进行的第16届游泳世锦赛上，戴利和女队友击败中国对手，夺得世锦赛混合全能金牌；男子10米台决赛中，他以537.95分的总成绩获得季军。

2017年4月，在国际泳联跳水系列赛俄罗斯喀山站男女混合双人三米板，戴利与雷德以299.82分夺得季军；7月，2017年国际泳联世锦赛跳水男女混双3米板决赛，瑞德与戴利以308.04分获得亚军；同时在2017年国际泳联世锦赛跳水男子10米跳台决赛，戴利以590.95分时隔八年再夺冠军；12月，戴利获得2017年国际泳联年度跳水最佳运动员。

2018年3月9日，在国际泳联跳水系列赛北京站男子双人10米跳台决赛，戴利与古德费洛以总成绩400.68分夺得季军；10日，在国际泳联跳水系列赛北京站男女混合3米板，英国戴利和雷德搭档以308.67分获得亚军；15日，在国际泳联跳水系列赛日本富士站男子双人10米跳台决赛，戴利与古德费洛以379.80分排名第四；17日，在国际泳联跳水系列赛日本富士站男女混合3米板决赛，戴利与雷德以299.25分获得亚军。

2019年3月，戴利在2019年国际泳联跳水系列赛日本相模原站比赛中，以579.85分的成绩获得男子10米板亚军，搭档队友雷德在男女混合3米板比赛中以312.24分获得季军；4月，在2019年国际泳联跳水世界系列赛蒙特利尔站，戴利在男子10米台决赛中一路领先，6跳最低分也有81分，其中4跳都超过90分，最高分为99.90分。最终，这位10年前的世锦赛冠军以550.05分获得冠军。5月，2019年国际泳联跳水系列赛英国伦敦站，戴利与马修·李在男子双人10米跳台项目以477.90分获得冠军。2020年，在国际泳联跳水世界系列中，·戴利以309.57分的成绩获得男女混合3米板季军。

2021年5月，在日本东京进行的2021年跳水世界杯结束了男子双人决赛争夺，英国组合托马斯·戴利和马修·李，以453.60分获得冠军；7月，戴利和马修·李以471.81分夺得东京奥运会男子双人10米跳台冠军，这是他职业生涯中的奥运首金；8月，东京奥运会男子单人十米台预赛，戴利以453.70分排名第四过关，同月在东京奥运会跳水男子10米跳台跳水决赛，戴利以548.25的成绩获得季军。

东京奥运会后，戴利离开了赛场，并与家人搬去了美国。2021年11月，托马斯·戴利与CAA签约，开拓美国市场，转型为主持人。2023年，他在访问了美国奥运会和残奥会博物馆后决定复出。在博物馆的最后，戴利看了一段关于成为奥运选手的意义以及为参加奥运会所付出的努力的视频，视频结束时他哭了，他的儿子罗比表示希望看爸爸在奥运会上跳水，最后戴利决定回归跳水。戴利说，希望站在跳台上看到他的爱人、孩子、妈妈和很多家人朋友，能够再次在他们面前跳水是非常特别的，他期待看到孩子们在他站上跳台时的表情。

2024年2月2日，在2024年世界游泳锦标赛混合团体跳水比赛中，由托马斯·戴利/斯嘉丽·米尤·詹森/丹尼尔·古德费洛/安德烈娅·斯彭多利尼·西里埃组成的英国队以421.65分获得冠军；2月9日，2024世界泳联世锦赛男双10米台，英国戴利/威廉斯组合摘得银牌；3月4日，在跳水世界杯蒙特利尔站男子双人10米台决赛中，戴利/威廉斯以417.93分获得季军；3月24日，在2024年世界泳联跳水世界杯柏林站男双10米台决赛中，英国组合托马斯·戴利/诺亚·威廉姆斯以465.00分获得冠军；4月19日，在2024年世界泳联跳水世界杯总决赛男双10米台比赛中， 英国组合托马斯·戴利/诺亚·威廉姆斯以440.37分获得亚军，同时2024年世界泳联跳水世界杯西安站（超级总决赛）混合团体决赛中，由丹尼尔·古德费洛/托马斯·戴利/格蕾丝·里德/安德烈娅·斯彭多利尼·西里埃组成的英国队以456.75分获得亚军。

2024年6月，戴利入选英国跳水队公布的2024年巴黎奥运会双人项目参赛名单，这是他参加的第五届奥运会；7月，托马斯·戴利和赛艇运动员海伦·格洛弗担任2024年巴黎奥运会英国体育代表团的开幕式旗手，他们在开幕式入场时展示了致敬《泰坦尼克号》名场面。

2024年7月29日，在2024年巴黎奥运会男子双人10米跳台跳水决赛中，托马斯·戴利/诺亚·威廉姆斯以463.44分的成绩获得亚军，这已是戴利的第五枚奥运奖牌；2024年8月，戴利宣布退役。

戴利从小与父亲罗伯特·戴利、母亲黛比以及两个弟弟威廉姆和本生活在一起。2011年他的父亲因脑癌不幸去世。

2013年，19岁的戴利公开出柜，与39岁的奥斯卡奖编剧达斯汀·兰斯·布莱克交往。他的母亲和英国游泳队对于他的选择均表示了理解与支持，并呼吁外界给予宽容的态度。不过随后戴利表示自己属于是双性恋，依然也喜欢女人。2017年5月6日，托马斯·戴利与男友达斯汀·兰斯·布莱克结婚。达斯汀-兰斯-布莱克是美国的一名编剧，创作的剧本曾获得2009年奥斯卡最佳剧本奖。戴利表示要平衡生活和跳水，所以并没有太多时间训练，也不参加单人比赛，他在周一到周五每天训练一个时段，其他时间陪家人。戴利非常感谢了多年来一直支持自己的丈夫，提到丈夫为了让戴利实现自己的目标，有时会把事业放在一边。

2018年2月，戴利通过自己的社交媒体宣布已经与丈夫代孕了孩子，他们在美国找到一位卵子捐献者，通过供卵试管婴儿技术，两人分别都提供了自己的精子去受孕，培养成胚胎后，移植到代孕妈妈体内进行分娩；3月，戴利透露代孕孕母已经怀孕20余周；6月，托马斯-戴利与丈夫在泰晤士报刊登喜讯，宣布喜迎他们第一个儿子，并以托马斯已逝父亲劳勃命名。2021年，戴利表示希望组建一个大家庭，在东京奥运会后与同性丈夫再“生”一个孩子。

2021年7月，东京奥运会上，戴利的两个儿子都出现在看台上，穿着背后印有“这是我爸爸”的T恤，为他加油。戴利在领奖台上也向家人送去飞吻。2024年7月，巴黎奥运会上，戴利的丈夫布莱克与两个儿子在看台支持戴利。

2021年8月4日，据CNN报道，戴利在8月1日观看女子跳板决赛时不停地织毛衣引发关注，他通过“Instagram”透露称是为朋友的爱犬织毛衣，据悉戴利获得金牌后，还织了有日本与英国国旗图案的奖牌收纳袋。

戴利留常出现在看台上一边为队友助威一边织毛衣。他表示，织毛衣有两个主要原因，第一是为脑肿瘤慈善机构筹款，是一种公益行为。第二，织毛衣能帮助他在比赛中缓解紧张情绪。

戴利还创建了一个专门展示自己作品的账号，名为“Made With Love By Tom Daley”，用于展示他色彩斑斓的围巾、独具创意的帽子，甚至是他为爱犬特制的宠物毛衣。2021年，他创立了“Made With Love”品牌，将编织艺术融入时尚单品。

2012年时，戴利就已有近30万“粉丝”，被多家体育用品公司赞助，而比赛当天，戴利和队友的每一个动作都会引起全场的掌声，即使第四跳已经结束，欢呼声也丝毫没有减弱。赛场不少观众在脸上喷绘着“Tom”的字样，挥舞着国旗，赞叹“他的身材那么好，他所有的一切都那么好”；一个13岁的小女孩甚至调查了有关戴利的所有事情，即便像“喜爱的食物”这种与体育没有太多关联的细节；也有“妈妈级”的“粉丝”认为他在奥运会比赛中收获第四名非常棒。“

托马斯·戴利长相帅气，初出茅庐时就得到了关注，他身上值得学习的地方很多，水感很好，非常有跳水天赋（网易网 评）。

戴利非常享受跳水的过程，对他来说，跳水是一种休息和快乐。他还年轻，平时训练的量也相对有限，上升的空间非常大。（戴利的中国教练李鹏 评）

“去年我们在英国比赛时就注意到他了，他的身体条件不错，动作干净，入水效果好。”（中国跳水队领队周继红 评）

戴利比同龄人成熟，能很好地控制自己，他有礼貌、很健谈，待人接物很到位；他很聪明，学习成绩全是优秀，各方面综合起来能体现出自己的魅力，这让英国人对他期待很高（三联生活周刊 评）。

戴利取得的成就在很大程度上归功于一种非凡的决心，这种决心也有助于他克服泳池外的困难。（BBC 评）

“戴利在跳水中表现出来的天赋是与生俱来的，这正是他和别人不同的地方。”（英国国家跳水队教练史蒂夫·福利 评）

以一枚金牌完美收官，戴利成为历史上第一个拿到3枚奥运奖牌的英国跳水选手。（英国《每日邮报》 评）

大多数英国运动员也能在赛后受到“粉丝”喜爱，但是像戴利这样，能够得到英国人长时间喜爱的例子很少。（英国《卫报》 评）