Родился в семье известного шведского комика Ханса Альфредсона и его жены Эльзы.Карьера Альфредсона началась с киностудии AB Svensk Filmindustri, где он работал ассистентом режиссёра.
В 1995 году Альфредсон снимает свой первый шведскоязычный фильм — «Берт: Последняя девственница» , не пользовавшийся большой популярностью.После прочтения романа «Впусти меня» , написанного в 2004 году, Альфредсон решает экранизировать данный бестселлер. Фильм выходит в мировой прокат 26 января 2008 года и сразу же становится хитом.
На Гётеборгском кинофестивале кинокартина получает главную премию «Dragon Award» . После этого фильм получил четыре «Золотых жука» , включая премию за лучшую режиссёрскую работу.Закончив работу над «Впусти меня» , Альфредсон выразил желание экранизировать детектив британского писателя Джона Ле Карре «Шпион, выйди вон!» . Режиссёр приступил к работе в июле 2009 года, пригласив на главные роли таких знаменитых актёров, как Гэри Олдмен и Колин Фёрт. Фильм вышел в мировой прокат 16 сентября 2011 года.Личная жизньТомас Альфредсон был женат на директоре-администраторе Шведского института кино Сисси Эльвин. У них есть двое детей — сын Ларс и дочь Кёрстин.
В настоящее время Альфредсон проживает в городе Стокгольм.