Solistas 2002–2010 studijavo Lietuvos muzikos ir teatro akademijos prof. Vytauto Juozapaičio dainavimo klasėje. 2009 ir 2010 m. tapo Stasio Baro vokalistų konkurso laureatu. 2014 m. Tomas Pavilionis (už Korneto, Grafo Almavivos ir Alfredo vaidmenis) pelnė Metų operos vilties apdovanojimą.
2006 m. gastroliavo JAV, dainavo Čikagos lietuvių operoje. 2008 m. dainavo su Kauno simfoniniu orkestru, dalyvavo Lietuvos televizijos projekte „Triumfo arka“. 2008 ir 2010 m. sukūrė vaidmenis naujosios operos festivalyje NOA, Baltijos kameriniame operos teatre, dalyvavo G. Puccini jubiliejui skirtame tarptautiniame projekte , atliko Gerardo partiją operoje „Džanis Skikis“. Dainuoja populiarios klasikos grupėje „El Fuego“, daug koncertuoja Lietuvoje ir užsienyje.
2009–2014 m. Tomas Pavilionis buvo Klaipėdos valstybinio muzikinio teatro, nuo 2014 m. – LNOBT solistas.
LNOBT parengė Korneto vaidmenį (O. Narbutaitė „Kornetas“), Grafo Almavivos (G, Rossini „Sevilijos kirpėjas“), Alfredo (G. Verdi „Traviata“), Nemorino (G. Donizetti „Meilės eliksyras“), Alfredo (J. Strauss „Šikšnosparnis“), Lenskio (P. Čaikovskis „Eugenijus Oneginas“), Rudolfo (G. Puccini „Bohema“) ir kt. vaidmenis. Vytautas Juozapaitis).