Tobias Menzies se formou na Royal Academy of Dramatic Art (RADA) em 1998 e começou sua carreira de ator em séries populares do Reino Unido, como Foyle's War (2002), Midsomer Murders (1997) e Casualty (1986). Ele também apareceu no polêmico drama A Very Social Secretary (2005). É mais conhecido do público internacional como Marcus Junius Brutus na série de televisão Rome (2005).

Teve um papel importante no cinema em The Low Down (2000), com Aidan Gillen, e participou do reboot de 2006 da franquia James Bond, Casino Royale (2006). Em 2007, aparece como William Elliot na produção da ITV do clássico de Jane Austen, Persuasion (2007), e como Derrick Sington no drama da Channel 4 The Relief of Belsen (2007).

Na TV, participou como convidado das temporadas 3 e 6 de Game of Thrones (2011), da HBO, como Edmure Tully, e estrelou como Jack Randall e Frank Randall em Outlander (2014), da Starz. Interpreta Philip, Duque de Edimburgo, na série dramática histórica da Netflix The Crown (2016) desde sua terceira temporada.

No teatro, seus créditos incluem o jovem professor Irwin em The History Boys, de Alan Bennett, e a produção de Michael Blakemore no West End de Three Sisters, pela qual foi indicado ao Ian Charleson Award. Foi um Hamlet aclamado pela crítica na montagem de Rupert Goold, Hamlet, no Royal Theatre.