Fils de pasteurs, Tom McRae grandit dans la petite ville de Chelmsford située au nord-est de Londres. Il chante dans les choeurs de l'église et, à dix ans, emprunte la guitare de sa mère. Il développe sa curiosité musicale en collectionnant les disques. A dix-huit ans, il entre à la Guild Hall University pour étudier la musique. Parallèlement, il compose et exerce son talent au sein de plusieurs groupes. Tom McRae a la chance de rencontrer le producteur Roger Bechirian (Carlene Carter ou Elvis Costello) qui l'aide à réaliser un premier album. Sobrement intitulé Tom McRae (2000), ce disque, qui s’inscrit dans la lignée des oeuvres de Nick Drake ou de Bob Dylan, entraîne le chanteur dans une tournée, avec notamment un passage remarqué aux Transmusicales de Rennes. La critique lui réserve un excellent accueil et le chanteur sera nominé à deux reprises lors des Mercury Music Prize. Le titre « You Cut Her Hair » sert d’illustration sonore à une publicité pour Kenzo Son second album Just Like Blood (2003), plus risqué musicalement et produit par Ben Hillier (Blur), utilise une instrumentation plus recherchée, à l'exemple de la partie de xylophone de « A Day Like Today » . Tom McRae s'installe ensuite en Californie où il réalise All Maps Welcome (2005) avec le violoncelliste Oliver Kraus, le pianiste Olli Cunningham, le guitariste Lyle Workman, le bassiste Justin Meldal-Johnsen et le batteur Joey Waronker, les trois derniers étant des musiciens de Beck. En 2007, Tom McRae retrouve des studios anglais pour enregistrer son quatrième album King of Cards. En 2008, Tom McRae propose un "live" enregistré en 2007 disponible en téléchargement sur son site. Le 22 février 2010 paraît son nouvel album studio, Alphabet of Hurricanes, le premier extrait s’intitule Please.