Tom Gramenz wurde am 6. Mai 1991 in Wiesbaden geboren. Erste Schauspielerfahrungen sammelte er ab 2005 als Mitglied einer Schultheatergruppe. In einer Bühnenadaption des Films "Sommer vorm Balkon" am Staatstheater Wiesbaden (2007-2008) spielte er den Sohn einer der Protagonistinnen. Danach bekam er erste Fernsehrollen in Serien wie "112 – Sie retten dein Leben" (2008), "Countdown - Die Jagd beginnt" (2009) und "Kommissar Stolberg" (2012). Daneben wirkte er in Inszenierungen der Jungen Bühne Mainz mit.

In dem viel beachteten Fernsehfilm "Der Fall Jakob von Metzler" (2012) verkörperte Gramenz Franz von Metzler, den Bruder des ermordeten Bankier-Sohns. Sylke Enders besetzte ihn in der Mutter-Tochter-Geschichte "Geliebtes Kind" (2012) als Freund der jugendlichen Hauptfigur. Von 2012 bis 2015 hatte Gramenz eine wiederkehrende Serienrolle in "SOKO Köln" als unehelicher Sohn des Hauptkommissars Wagner. Anschließend gehörte er zu der zentralen Jugendclique in der Mystery-Serie "Armans Geheimnis" (2015-2017). Parallel dazu wirkte Gramenz in Einzelfolgen anderer Serien und Reihen mit, etwa in der "Tatort"-Folge "Level X" (2016).

Seine erste Kinohauptrolle spielte Tom Gramenz in Lars Kraumes "Das schweigende Klassenzimmer", als DDR-Gymnasiast, der durch eine politische Aktion ins Visier der Stasi gerät. Der Film feierte auf der Berlinale 2018 seine Weltpremiere und kam kurz darauf in die Kinos. Ebenfalls 2018 wird er voraussichtlich sein 2014 begonnenes Studium an der Hochschule für Schauspielkunst Ernst Busch in Berlin abschließen.