1994年，戴利生於德文郡普利茅斯[7]德里福德醫院，他是Debbie（原姓Selvester）和Robert Daley的長子[8][9]。他有兩個弟弟——小3歲的William與小5歲的Ben[10]。父親Robert於2011年5月27日因腦瘤去世[11]。
戴利早期崇拜的對象是加拿大跳水運動員亞歷山大·德斯帕蒂[12]以及英國跳水運動員里昂·泰勒[13]，前者在13歲時就贏得1998年大英國協運動會金牌，而後者之後成為戴利的指導。
戴利被一個教練所挖掘，使他參加了定期的跳水課程，並於2002年9月被安排到一個有競爭力的隊伍之中。他參加的第一場比賽是2003年4月的全國新手錦標賽，他在八到九歲男子組贏得一面獎牌。2003年9月，他參加了在南安普頓舉辦的邀請賽，贏得了一米、三米及高台項目的冠軍，使他漸被廣大觀眾所注意。2004年、2005年及2006年的英國競標賽，他都贏得該年齡組的一米跳板、三米跳板和高台項目的冠軍[14]。
2004年，年僅十歲的他就在國家青少年（18歲以下）組贏得跳台賽，這使他成為該項目最年轻的冠軍。2005年，他客串參加了澳大利亞國家青少年菁英賽，在14歲~15歲組中獲跳台冠軍和3米跳板亞軍。同年，在德國亞琛的國際青少年賽上，他也是作為14~15歲小組的成員奪得跳台亞軍和3米跳板季軍。
雖然他符合參加2006年大英國協運動會的年齡限制，但他未能代表英國參賽。[15]2006年12月，他在2007年英國青年錦標賽中18歲以下組中奪得十米跳台亞軍。
2007年1月，澳大利亞青年奧林匹亞節打破最小15歲的年齡慣例，邀請年僅12歲的戴利參加。戴利拇指受傷，仍堅持比賽，並在男子雙人十米跳台決賽中和搭檔凱勒姆·約翰斯頓（Callum Johnstone）一舉奪得銀牌。之後在同一年，他在業餘游泳協會（ASA）國家錦標賽中贏得Senior platform title。這對英國跳水運動員來說是國家級的冠軍獎項，也是在這年，他開始參加國際游泳聯合會的國際Grand Prix巡迴賽和一些世界上的賽事，並在個人賽中两次以第四完赛。
2008年1月，戴利在英國錦標賽得10米跳台冠軍，於是便成為Senior British 10米 title年紀最小的選手。[16]同時，他也和新搭檔布萊克·奧爾德里奇（Blake Aldridge）贏得男子雙人十米跳台的金牌。兩週後，他贏在國際泳聯Grand Prix的西班牙馬德里站贏得他的首個獎牌，包括個人跳台銅牌和雙人的銀牌。戴利和奧爾德里奇在2008年國際泳總跳水世界盃中獲得男子雙人跳水的銅牌。他們的成績成了英國的記錄。戴利也成為世界跳水史上年紀最小的獎章獲得者。戴利7次參加個人賽。2008年3月，他成為2008年在荷蘭埃因霍溫舉辦的歐洲游泳錦標賽上年齡最小的金牌得主。之前年齡最小的獲勝者史蘇格蘭游泳運動員伊恩·布萊克（Ian Black）；他曾在1958年榮獲金牌，当时他年仅17歲。戴利獲得可參加2008年夏季奧運會單人10米跳台和與2004年銀牌得主利昂·泰勒一起參加男子雙人十米跳台的資格。最早是由英國媒體宣稱，戴利將是有史以來參加奧運會的年齡最小的英國選手。但稍後人們意識到，參加1960年奧運會的肯·萊斯特（Ken Lester）當時僅有13歲零144天大。戴利被BBC授予Sports Personality of The Year Young Personality同時得到英國政府的天才運動員獎勵計劃的資助。人們普遍認為，對於2012年倫敦奧運的獎牌，他是勢在必得，並且，一直到2012年奧運會，英國廣播公司都會通過系列電視節目《奧運暢想》跟蹤記錄小戴利。
在羅馬舉辦的2009 FINA世界泳聯世界跳水錦標賽中，戴利以539.85分贏得單人10米跳台冠軍。雙人部份則和新搭檔马克斯·布里克得到了第9名。
2012年8月，在2012年夏季奥林匹克运动会的男子單人10米跳台爭奪戰中，代表英国队参赛的湯瑪斯·戴利在第一跳的表現未如理想，僅得到75.60分，期後他以觀眾的攝影機之閃光燈影響到他為由，並和教練向主裁判投訴，主裁判與技術台的人員溝通後，決定允許戴利重跳，並且著於技術紀錄分數的人員將之前的分數作廢，重新記錄。結果戴利於第二跳中，獲得了91.80的高分[17]，贏得銅牌。
2016年8月19日，在2016年夏季奥林匹克运动会的男子單人10米跳台預賽中，戴利表現理想,以個人最佳的571.85分破賽會紀錄成績首名晉級次天的準決賽, 但在準決賽中, 戴利有3跳出現嚴重失誤, 最終在18名選手中排名墊底,無緣晉級決賽,而該571.85分的紀錄,亦被冠軍得主中國的陳艾森以13.45分之差破掉。
2021年跳水世界盃於日本東京舉行，戴利和搭檔馬提·李在雙人10公尺跳台比賽中獲得金牌。[18]
2020年夏季奥林匹克运动会於日本東京舉行，戴利和搭檔馬提·李在雙人10公尺跳台比賽中獲得金牌。[19]後於單人10公尺跳台比賽中獲得銅牌。[20]
戴利在英國2022新年榮譽（英语：2022 New Year Honours）中頒授大英帝國官佐勳章（OBE），以表彰他「對跳水和LGBTQ+權利提供服務的貢獻」。[21]
2024年夏季奥林匹克运动会於法國巴黎舉行，戴利和搭檔諾亞·威廉斯在雙人10公尺跳台比賽中獲得銀牌。[22]並於巴黎奧運閉幕式第二天，戴利在接受英國版《Vogue》採訪時宣布正式退役。[23][24]