Tom DiCillo otrzymał dyplom na wydziale reżyserii Graduate Film School na Uniwersytecie Nowojorskim w roku 1979. W roku 1984 nakręcił zdjęcia do filmu INACZEJ NIŻ W RAJU (w którym także wystąpił). Reżyserem filmu był jego kolega z roku Jim Jarmusch.
W roku 1987 DiCillo napisał scenariusz i zagrał w nowojorskim spektaklu "Johnny Suede." To pozwoliło mu zrealizować pierwszy film fabularny z Bradem Pittem i Catherine Keener. JOHNNY SUEDE zdobył nagrodę za Najlepszy Film w roku 1991 na Festiwalu Filmowym w Locarno.
W kolejnym filmie DiCillo, FILMOWY ZAWRÓT GŁOWY, zagrał Steve Buscemi, Catherine Keener oraz Dermot Mulroney. Zdobył on nagrodę w kategorii Najlepszy Scenariusz na Festiwalu Filmowym Sundance w 1995 roku oraz nagrodę w kategorii Najlepszy Film na Festiwalu Filmowym w Deauville.
W roku 1996 DiCillo napisał scenariusz i wyreżyserował film BOX OF MOONLIGHT, z udziałem Johna Turturro, Sama Rockwell i Catherine Keener. Film miał swoją premierę na Festiwalu Filmowym w Sundance i znalazł się w oficjalnej selekcji Festiwalu Filmowego w Wenecji.
BLONDYNKĘ DiCillo zrealizował w roku 1998. W filmie zagrali Matthew Modine, Catherine Keener, Darryl Hannah i Christopher Lloyd. Otwierał on Festiwal Filmowy w Deauville. W roku 2000 DiCillo nakręcił film, do którego napisał także scenariusz, pod tytułem DRUGIE WCIELENIE, z Denisem Leary, Elizabeth Hurley, Steve'm Buscemi i Chrisem Nothem.
W filmie DiCillo W POGONI ZA SŁAWĄ, który miał premierę w roku 2007, wystąpili Steve Buscemi, Michael Pitt, Alison Lohman, Gina Gershon i Elvis Costello. Obraz wygrał w kategorii Najlepsza Reżyseria i Najlepszy Scenariusz na Festiwalu Filmowym w San Sebastian w roku 2006. Zdobył też Nagrodę Specjalną Jury na Festiwalu Filmowym w Stambule oraz nagrodę w kategorii Najlepsza Reżyseria na festiwalu sztuki HBO Comedy Arts Festival.
