Тео Джеймс родился в Оксфорде, Великобритания. Младший из пяти детей Джейн Мартин и Филиппа Таптиклса. Окончил университет Ноттингема, получив степень по философии. Актерскому мастерству обучался в Бристольской театральной школе (англ. Bristol Old Vic Theatre School).

Дебют Джеймса на телевидении состоялся в 2010 году, когда он появился в сериале «Страстная женщина». Также он снялся в одном из эпизодов сериала «Аббатство „Даунтон“». В том же году он сыграл свою первую роль в большом кино, снявшись в фильме Вуди Аллена «Ты встретишь таинственного незнакомца».

В 2011 году Джеймс получил главную роль в британском телесериале «Бедлам».

Получил роль вампира Дэвида в четвертой части франшизы «Другой мир: Пробуждение» в 2011 году. Также Джеймс снялся в одной из ролей в фильме Энтони Хемингуэя «Красные хвосты».

В 2013 году на экраны вышел телесериал "Везунчик", в котором Тео исполнил главную роль детектива Уолтера Кларка. Однако, шоу было отменено после первого сезона.

В том же 2013 году было объявлено, что Тео Джеймс получил роль Четыре в экранизации трилогии Вероники Рот "Дивергент". Сам фильм вышел в мировой прокат 21 марта 2014 года, а в российский 10 апреля 2014 года. После выхода первого фильма было объявлено, что съемки второй части под названием "Инсургент", где Тео также сыграет роль Четыре, стартуют 27 мая 2014 года в Атланте.

Также в 2014 году на экраны выходят фильмы "Лондонские поля" и "Фрэнни", в которых снялся Тео.

Помимо актерской карьеры, Тео состоял в музыкальной группе Shere Khan в качестве вокалиста и гитариста. Однако, 21 ноября 2012 участники группы сообщила на своей странице в facebook, что прекращают свою деятельность.