Tom Fährmann wurde am 24. Mai 1956 in Duisburg als Sohn des Jugendbuchautors Willi Fährmann geboren und wuchs in Xanten am Niederrhein auf. Nach seinem Abitur am Stiftsgymnasium Xanten 1975 erwarb er 1979 ein Staatsexamen in Kunstpädagogik und 1981 ein Diplom in Pädagogik an der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster, bevor er seiner Leidenschaft für das Kamerabild folgend 1982 ein Studium an der Hochschule für Fernsehen und Film (HFF) in München aufnahm, das er 1987 abschloss. 1986 erschien Lutz Konermanns Spielfilm "Schwarz und ohne Zucker"; im Jahr darauf wurde Fährmann für seine Kameraarbeit bei diesem Film mit dem Goldenen Einhorn der Alpinale Bludenz ausgezeichnet. 

In den folgenden Jahren wirkte Fährmann als Kameramann an verschiedenen Spielfilmproduktionen mit und gestaltete Werbefilme. 1987 erschien der 40-minütige, apokalyptische Schwarz-Weiß-Film "Zoe", den er selbst geschrieben und inszeniert hatte, Kameramann war Oliver Maier. Ab 1993 arbeitete Fährmann für mehrere erfolgreiche Fernsehfilme mit Regisseur Nico Hofmann zusammen. Auf "Der letzte Kosmonaut" (1994) folgte 1995 der Grimme-preisgekrönte Thriller "Der Sandmann", welcher Fährmann eine erste Nominierung für den Deutschen Kamerapreis einbrachte, und 1997 das Klassiker-Remake "Es geschah am hellichten Tag". 

1995 begann Fährmann seine Zusammenarbeit mit Regisseur Sönke Wortmann. In den folgenden Jahren entstanden diverse Filme für die große Leinwand: "Das Superweib" (1996), nach dem gleichnamigen Roman von Hera Lind, war an den Kinokassen ein Erfolg, fiel jedoch bei den Kritiker*innen durch; "Der Campus" (1998), in dem Fährmann auch einen kleinen Auftritt vor der Kamera hatte, lockte etwas weniger Zuschauer*innen in die Säle, brachte Fährmann aber den Bayerischen Filmpreis für seine Kameraarbeit ein. "St. Pauli Nacht" von 1998 porträtiert die Atmosphäre des Hamburger Vergnügungs- und Rotlichtviertels collagenhaft. Für seine Kameraarbeit bei Wortmanns internationalem Publikumserfolg "Das Wunder von Bern" (2003), für das er auch die Visuellen Effekte verantwortete, wurde Fährmann für den Europäischen Filmpreis und den Deutschen Kamerapreis nominiert. 

Nach "Das Wunder von Bern" arbeitete Fährmann als Kameramann mit verschiedenen deutschen Regisseur*innen zusammen und schrieb bei "Das Gespenst von Canterville" (2005) zusätzlich auch am Drehbuch mit. Für Volker Schlöndorffs melancholische Reise durch die kasachische Steppe "Ulzhan – Das vergessene Licht" (FR/DE/KAZ, 2007) wurde Fährmann schließlich mit dem Deutschen Kamerapreis ausgezeichnet. 

Seinen nächsten großen Erfolg feierte Tom Fährmann 2009 mit der Buchadaption "Die Päpstin" (DE/IT/ESP). Wiederum für Sönke Wortmann brachte er hier mit opulenten Bildern die legendenhafte Geschichte der mittelalterlichen Päpstin Johanna auf die Leinwand. 2015, nach mehreren weiteren Kino- und Fernseharbeiten, realisierte Fährmann dann erneut einen Film mit Wortmann: das ebenfalls sehr erfolgreiche und mehrfach ausgezeichnete komödiantische Schul-Kammerspiel "Frau Müller muss weg!". 

Nach Josef Bierbichlers "Zwei Herren im Anzug" (2018), über die exemplarische Geschichte einer bayerischen Familie im 20. Jahrhundert, wandte sich Fährmann mit "Moving Pictures: Filmmakers and the Art of Cinematography" (DE/US/CHE, 2018), über Kameraleute wie Roger Deakins, Vittorio Storaro und Rachel Morrison, dem dokumentarischen Film zu.  

Neben der Kameraarbeit für TV-, Dokumentar- und Spielfilmproduktionen gestaltet Tom Fährmann Werbefilme für unterschiedliche namhafte Auftraggeber wie C&A, Apple Macintosh und Jil Sander. Er hat seit 1990 verschiedene Lehraufträge an deutschen Filmhochschulen und ist seit 2015 geschäftsführender Professor der Abteilung Bildgestaltung an der Hochschule für Fernsehen und Film in München. Zudem veröffentlichte er mehrere Bände seiner Fotoarbeiten, die er auch immer wieder in Ausstellungen präsentiert.