Był długo oczekiwanym synem założyciela miasta i Barbary z Tarnowskich. Ur. w piątek 1 IV godziny szóstej przed południem. Był dzieckiem wątłym, nazbyt gorliwie pobożnym (praktykował leżenie krzyżem, biczowanie), ale i czasami niesfornym. W 1603-12 studiował w Akademii Zamojskiej, według indywidualnego, przytłaczającego umysł dziecka programu ułożonego przez Szymona Szymonowica, jako dyrektora nauk i inspektora. Czas między godz. 5.30 i 21 wypełniała mu głównie nauka (jedynie w czwartki ćwiczył w polu na koniu).
Zgodnie z zaleceniem ojca odbył pełną splendoru podróż "turystyczno-naukową", w ciągu 2 lat przebywając blisko 10 tys. km, a koszt wyprawy wyniósł ok. 20 tys. zł (cena wołu 6 zł). Przebywał na dworach królewskich, osobiście poznając Jakuba I i Ludwika XIII, oraz wielu dostojników, wodzów, dyplomatów; przyjęty był przez papieża Pawła V. W Anglii przez 5 miesięcy poznawał m.in. gospodarkę kraju. We Francji w ciągu 10 miesięcy nabywał poloru towarzyskiego i wiedzy o życiu publicznym. W Niderlandach i Włoszech studiował architekturę i inżynierię wojskową. We Włoszech też zetknął się z wspaniałą kulturą, uczestniczył w uroczystościach Wielkiego Tygodnia w Rzymie.
Wrócił starannie wykształcony, mówił po łacinie, grecku, niemiecku, turecku, a także po francusku, włosku, tatarsku i arabsku mógł się porozumieć. Posiadał znaczną wiedzę wojskową, dobrze orientował się też w zagadnieniach prawnoustrojowych. Był oczytany, miał zdolności oratorskie i dyplomatyczną zręczność. Po powrocie z podróży ubiór cudzoziemski złożył, włosy ostrzygł i do polskiego stroju powrócił. Następnego roku objął rządy w ordynacji.
Marzył o karierze wojskowej. Z jego inicjatywy powstała w 1618 pierwsza w Rzeczypospolitej szkoła puszkarzy (artylerzystów). W tajniki życia publicznego wprowadzał go Stanisław Żółkiewski (wcześniej jego pierwszymi krokami kierował ojciec Tomasza). Szybko piął się po szczeblach kariery. Mając 23 lata był już wojewodą podolskim, rok później kijowskim, stając się niejako władcą południowo-wschodniej Rzeczypospolitej, narażonej na częste najazdy Kijowszczyzny. Uczestniczył w wyprawach wojennych 1612, 1618, 1625 i 1626 (przeciw Szwedom). W 1628 został starostą generalnym krakowskim (łącznie zarządzał 8 starostwami) i podkanclerzym koronnym. W 1635 jak ojciec, chociaż znacznie później, otrzymał także kanclerstwo wielkie koronne. Krótko też piastował kasztelanię krakowską, ale wymarzonej buławy nie doczekał się. Uczestniczył w 19 sejmach (pierwszy raz w 1613), przemawiał (m.in. w 1624), brał udział w rokowaniach polsko-szwedzkich (1628).
Był pierwszym w rodzie, który nie musiał się dorabiać, a jedynie korzystać z nagromadzonego bogactwa. To ono sprawiło, że startował już ze szczytów drabiny społecznej i politycznej. Nie odegrał jednak roli do której predysponowały go na arenie Rzeczypospolitej urzędy, majątek, koligacje, wykształcenie. Nie był lubiany dla porywczego charakteru i zbytniej w wydatkach oszczędności. Jednak obowiązki swoje względem miasta i ordynacji wypełniał rzetelnie. Zakończył budowę fortyfikacji miejskich (umieścił na bastionie VII swój herb, ob. w schodach ratusza). Troszczył się o rozwój miasta. Wydał przywileje dla 7 cechów, sprowadził sukienników z Flandrii, wspierał miejscowych Ormian (budowa kościoła). Ufundował nowy gmach Akademii (nie dożył położenia kamienia węgielnego) oraz funkcjonującą przy niej szkołę elementarną. Wystarał się o papieskie breve ograniczające władzę biskupa nad uczelnią. W Zamościu podejmował rodzinę królewską (1634).
Był typowym przedstawicielem epoki kontrreformacji, gorliwym katolikiem, obrońcą i dobroczyńcą kościoła. Doprowadził do wykończenia budowy Kolegiaty i jej konsekracji, obok hojnych zapisów, obdarowanej przez niego 4 wielkimi obrazami przedstawiającymi życie św. Tomasza, drogocennymi ornatami, krzyżem srebrnym z relikwiarzem. W swoim życiu realizował ideały duchowości franciszkańskiej.  Ufundował kościół franciszkanów, nie doczekując się nawet początku prac, ale zainicjował powstanie jednej z najświetniejszych budowli XVII-wiecznej Rzeczypospolitej. Przyczynił się do wzniesienia świątyni ormiańskiej. Wspierał znacznymi sumami budowy kościołów w Szczebrzeszynie (obu), Tomaszowie i Turobinie. Potwierdzał przywileje dla miejscowych Ormian i Greków. Wydał też przywilej lokacyjny dla założonego i nazwanego na jego cześć Tomaszowa. Przedśmiertnym dziełem Tomasza był utrzymany duchu kontrreformacji dekret o wypędzeniu arian z terenu ordynacji. Testamentem życzył sobie by odprawić msze m.in. w Asyżu i Padwie, a serce złożyć pod schodkiem Domku w Loreto. Wraz z ojcem zaliczony został przez Hagiografię Polską w poczet postaci będących wzorem pobożności.
Zmarł przedwcześnie. Za skuteczne modlitewne wstawiennictwo w ciężkiej chorobie obiecał reformatów sprowadzenie do Zamościa (doszło kilkadziesiąt lat później). Klątwą jego życia był ujawniony wcześnie, przewlekły artretyzm, objawiający się stanami zapalnymi stawów, napadami bólów, wyczerpaniem, rozbiciem, w końcu owrzodzeniami. Istniała zależność między długotrwałą chorobą i cierpieniem, a jego odpornością psychiczną, apatią. W celach leczniczych wyjeżdżał do Czech (1631, pół roku w cieplicach w Egerze, ob. Węgry) i we Włoszech (1633, trzy miesiące u lekarzy padewskich, z żoną nawiedził też Loretto).
Zwątlony ustawicznymi bólami (podagryczymi, chiragrą, scjatyką) zmarł w piątek między 5 a 6 po południu 8 stycznia (złożony w grobie 9 II). W uroczystościach pogrzebowych uczestniczył arcybiskup, 3 biskupów i wielu senatorów, urzędników, okolicznej szlachty. Pozostawił żonę Katarzynę z książąt Ostrogskich (ślub 1620) oraz dzieci: Jana - swego następcę, Gryzeldę Konstancję i Joannę Barbarę. Zadbał o staranne wykształcenie córek, co było ewenementem w skali kraju (zabierał je do Akademii  na egzaminy i wykłady!). Jego wnukiem był król Michał Korybut.
Zachowały się portrety Tomasza z okresu dzieciństwa z lutnią i książkami pędzla weneckiego (Muzeum Narodowe w Warszawie, d. zbiory Potockich) oraz rycina P. Ovevalta (Bibl. Uniwersytetu W-wskiego) i w wieku dojrzałym (Muzeum Zamojskie), jest też portret litograficzny Jana Żylińskiego (XIX w.). Jego życiorys spisał zaufany dworzanin Stanisław Żurowski (Żywot Tomasza Zamoyskiego..., Lwów 1860, 2014). Powstała również współczesna biografia (A. Witusik Młodość Tomasza Zamoyskiego, Lublin 1977).


 * Przy 14-letnim Tomaszu skupiony był osobisty dwór - odźwierny, wrotny, hajducy na warcie, ogrodnik, zegarmistrz, piecuch, kredencerz,, zawiadowca kuchni, 2 kucharzy, piekarz z pomocnikiem, praczka, ślusarz, 7 Tatarów, 3 masztalerzy, 2 rybacy, woźniców, forysiów i własną karetę.
 * Wg wydatków z 1605 - Garderoba: magierka, kier na deleykę, baczmaszki i ciżmy sossynskie z łapciami, żupanik z sukna morawskiego, koszule i ubiory płócienne, rękawiczki podszyte, pończochy brunatne, barchan, futra lisie, sobole pod delijki, serdaczki i żupaniki, skóry safianowe do łoża (na gorączkę). W listopadzie nowe baczmagi, żupanik z czarnej kitajki, ocieplone serdaczki i czapka ungierkowa, pościel z płótna kolenskiego, kupiono 6 poszewek, cztery większe, prześcieradła, 13 chustek, 6 koszul.  Systematycznie kupowano kadzidło do okadzania pokoju. Balwierz mył Tomasza (miał wannę) i strzygł, kupowano mydło, gąbki, szczoteczki i mietełki do czyszczenia ubrań.
 * XII 1615 - XII 1617 Tomasz Zamoyski odwiedził  kolejno: Gdańsk, Malbork, Elbląg, Szczecin, Lubekę, Hamburg, Kolonię, Brukselę, Antwerpię, Lejdę, Amsterdam, Londyn, Tours, Orlean, Paryż, Marsylię, Genuę, Lukkę, Neapol, Rzym, Padwę, Wenecję, a wracając do domu przez Szwajcarię, Bawarię, Śląsk, zatrzymywał się w Pradze, Poznaniu, Łowiczu i Warszawie.
* Kult Męki Pańskiej był w pocz. XVII w. popularny wśród wielu polskich magnatów. Przyjechawszy do Rzymu podczas Postu Wielkiego Tomasz do pocałowania nóg Ojca Św. Pawła V został przypuszczony,  prawie ojcowskiego afektu po nim doznał. W czas mieszkania w Rzymie: gdzie krom zwykłej konwersacjej z przedniejszemi Kardynałami (...) i z innemi Książętami Włoskimi, Generałami Zakonnemi, i z wieloma ludźmi uczonych, zostawił po sobie znaczne przykłady pobożności i nabożeństwa Katolickiego. (…). Incognito dziesięć Kościołów obchodził boso wielką fatygą i utrudzeniem nóg obnażonych, gdyż miejsc tych obchód ciągnie się na sześć mil polskich, po drogach brukowanych, po strumieniach kamiennych, po mostach murowanych. Samą zaś noc z Wielkiego Czwartku na Wielki Piątek strawił w Processiey z Kompanią wszystkich Kardynałów, nosząc na ramionach Crucifix spory na przemiany z jednym Książęciem włoskim młodym także panięciamî. Wg innej relacji - boso 9 kościołów obszedł w Piątek, krzyż niósł ciężki bez żadnej pomocy, z podziwieniem u wszystkich tę procesją bosymi nogami odprawił, włosiennicą ciało trapił.
 * Za jego życia były zakazane żartobliwe oszustwa w dzień 1-go kwietnia jako w dzień jego urodzin. (B. Rudomicz). W Albumie Akademii, zapisano, że urodził się 9 IV o 7-mej rano.
 * Portret z dzieciństwa posiada nalepkę, że MBP ocaliło go przed wywiezieniem i grabieżą przez hr. A. Potockiego i przekazało Narodowi w 1946. Posiada w prawym dolnym rogu litery KB, a kopia z Kozłówki zatytułowana jest jako ...Jan Zamoyski w młodości. W 1972 J. Kowalczyk wygłosił odczyt Portret Tomasza Zamoyskiego i jego autor Jan Francus.
 * Zwykle przedstawia się go jako gorszego, syna wielkiego ojca. A to nie do końca tak. Nie miał może jakiejś wielkiej wizji i nie nadawał się za bardzo do wojska. Wojskowym raczej pod wpływem sławy ojca i nacisków zewnętrznych. Był za to mimo ciężkiej choroby świetnym administratorem, organizatorem, gospodarzem, ojcem, mężem, znawcą ludzkich charakterów, a to wartości na dłuższą metę znacznie bardziej wartościowe niż widowiskowa kariera wojskowa. (Justyna Bartkowska)
 * W katedrze wawelskiej znajduje się ufundowany w 1632 złoty relikwiarz na kość ramienia św. Stanisława.
 * Przed śmiercią zredagował epitafium, które miało pozostać po nim (tłum. z łac.):

TOMASZ z Zamościa ZAMOJSKI
HRABIA NA TARNOWIE
WIELKI NIEGDY KANCLERZ
KORONNY
GENERAŁ KRAKOWSKI
KNYSZYŃSKI, SOKALSKI, RABSZTYŃSKI, NOWOTARSKI itd. STAROSTA
TERAZ
PROCH i ROBACTWO