汤姆2008年和肯尼斯·布拉纳一起出演戏剧《伊万诺夫》，后者邀请他试镜《雷神》的主人公。事实上几乎每一位身高过六英尺、能说英语的男演员都收到了邀请。但进入最后一轮，汤姆开始当真了。他苦练六个星期肌肉并卓有成效，但最终克里斯·海姆斯沃斯得到了这个角色。

　　这时候，布拉纳语重心长地向他解释：有些人的有些东西是与生俱来的。杰克·尼克尔森扮演不恭不敬毫不费劲，而安东尼霍普金斯天生带有一股严肃和权威。Idris Elba（在片中扮演Heimdall，很多人都曾质疑让一名黑人演员来扮演天神），他身上那种警觉的庄严感也是与生俱来的。至于希德勒斯顿，他所抹不掉的是一股狡黠智慧的气质，这位伊顿和剑桥毕业生最为知名的银幕形象是《不相关》和《群岛》中的上流社会英国青年。

　　在《雷神》中，他最终扮演的是托尔的弟弟，两人分别是勇气和智慧的象征。拍完该片之后，希德勒斯顿又加盟了斯皮尔伯格的《战马》，并客串伍迪·艾伦的《午夜巴黎》，还与蕾切尔·薇姿合作特伦斯·戴维斯的新作《蔚蓝深海》。 2012年，他在漫威电影《复仇者联盟》中饰演反派“洛基”，该角色是《雷神》的延续。