Na televizní obrazovce Tessa Thompson debutovala v roce 2005 v seriálu Cold Case. Uznání kritiky si získala za roli Valkýry ve sci-fi dobrodružné komedii z filmového světa Marvelu Thor: Ragnarok (2017).
Tessa Thompson je známá také díky rolím v dalších velkofilmech, jako jsou Creed, Selma, Annihilation, Creed II či Creed III.
Kromě filmové práce si Tessa Thompson zahrála také v několika televizních seriálech, např. Veronica Mars, Westworld či Dear White People.
V roce 2018 namluvila postavu Lady v animovaném filmu společnosti Disney Lady a Tramp. Tessa Thompson je také talentovaná hudebnice a podílela se vokálech na několika filmových soundtracích, včetně filmu Creed II.
Během své kariéry získala Tessa Thompson řadu nominací na ocenění, včetně nominace na cenu Primetime Emmy za svůj výkon v seriálu HBO Westworld a v roce 2022 na cenu BAFTA za hlavní roli v dramatu Přebíhání.
Je silnou zastánkyní sociální spravedlnosti. Tessa Thompson se vyjadřuje k různým tématům, včetně Black Lives Matter a práv žen.
Tessa Thompson je dcerou zpěváka a skladatele Marca Anthonyho Thompsona a herečky a producentky Lydie Walker.