Pierwszy raz w zawodach z cyklu Grand Prix triumfował w 1995 r. Rok później był najlepszym zawodnikiem polskiej drużyny, która wywalczyła mistrzostwo świata. Na swoim koncie ma 78 złotych medali indywidualnych mistrzostw Polski (w latach 1992-1995, 2001-2002 i 2006), pięć srebrnych (1998, 1999, 2003, 2005, 2007) i trzy brązowe (1989, 1990, 1997). W 1999 r. został wicemistrzem świata. Jest też trzykrotnym brązowym medalistą tych mistrzostw (1997, 1998 i 2001). W dorobku ma również złote i srebrne medale drużynowych mistrzostw świata . Od 1988 do 2003 roku z niewielkimi przerwani startował w barwach w Polonii Bydgoszcz. W 2004 r. przeszedł do Unii Tarnów. i z jej zespołem w 2004 i 2005 roku zdobył tytuły drużynowego mistrza Polski. Startuje też w zachodnich ligach.
10 czerwca 2007 roku Tomasz Gollob przeżył katastrofę lotniczą. Awionetka, którą podróżowali na mecz rozbiła się po nieudanej próbie lądowania na lotnisku sportowym w Tarnowie. Na pokładzie znajdowali się również Rune Holta (również żużlowiec Unii Tarnów) oraz mechanik Golloba, Wojciech Malak. Najcięższych obrażeń doznał Władysław Gollob (ojciec Tomasza), który to pilotował wspomnianą awionetkę.
Mimo zmiany barw klubowych nadal mieszka w Bydgoszczy.
W 1999 wygrał Plebiscyt Przeglądu Sportowego na najlepszego sportowca Polski.
Znanym żużlowcem jest także jego brat Jacek.

Odznaczony Orderem Odrodzenia Polski.