Tommy Cook gab sein Debüt als Schauspieler bereits als Kinderdarsteller im 1940 erschienenen KurzfilmMutiny in the County. Eine seiner ersten großen Rollen verkörperte er als Tarzans Gegenspieler Kimba im Abenteuerfilm Tarzan und das Leopardenweib aus dem Jahr 1946. Auch in weiteren Filmen verkörperte Cook häufig ausländische, exotisch anmutende Jugendliche. Im 1948 erschienenen Film noirSchrei der Großstadt spielte Cook die Rolle des Tony Rome. 1950 war er als Vince Poldi im Thriller Unter Geheimbefehl zu sehen. Während der 1950er Jahre diente Cook als Corporal bei den United States Marine Corps, blieb jedoch weiterhin im Filmgeschäft tätig.
In den folgenden Jahren und Jahrzehnten war Tommy Cook als Nebendarsteller in einer Vielzahl bekannter Filme zu sehen. Hierzu gehören Rollen in Filmen wie Der Held von Mindanao, wo Cook den Widerstandskämpfer Miguel verkörperte. Er betätigte sich als Synchronsprecher für Zeichentrickserien. In den 1960er- und 1970er-Jahren wurden seine Filmrollen selten, doch hatte er Gastrollen in Serien wie Perry Mason, Westlich von Santa Fé, Die Straßen von San Francisco und CHiPs. 1983 beendete er seine Schauspiellaufbahn nach 43 Jahren mit einem Gastauftritt in der Serie Hart aber herzlich, tritt aber seit 2017 wieder als Schauspieler in Erscheinung. Damit erstreckt sich seine Karriere als Hollywood-Schauspieler über nunmehr 80 Jahre.
Neben seiner Schauspielkarriere betätigte sich Cook auch als Drehbuchautor und Produzent. So war er Co-Autor und Co-Produzent des Katastrophenthrillers Achterbahn (1977) und des Liebesdramas Spiel mit der Liebe (1979) mit Ali MacGraw.
Tommy Cook ist verheiratet und Vater zweier Kinder.