Tom Petty no tenia aspiracions musicals fins que Elvis Presley va visitar la ciutat natal.

En una entrevista de 2006  va dir que ell sabia que volia estar en una banda així que va veure The Beatles a l’Ed Sullivan Show. ​ Després de treballar amb els seus primers grups The Sundowners, The Epics i Mudcrutch (que incloïen Mike Campbell i Benmont Tench, futurs membres dels Heartbreakers), va començar la seva carrera discogràfica com Tom Petty & the Heartbreakers amb un àlbum titulat com la banda i publicat el 1976.

L’àlbum va trigar un any a tenir èxit al seu país natal. El 1977, la cançó Breakdown va ser rellançada a les ràdios i es va convertir en un èxit del Top 40 després que se sabés que la banda estava sent molt ben rebuda a Anglaterra.

Cofundador del supergrup The Traveling Wilburys a finals de la dècada de 1980, on va tocar sota els pseudònims de Charlie T. Wilbury, Jr. i Muddy Wilbury.

Van començar com una broma per gravar una cara B d’un senzill de George Harrison, però la cançó Handle With Care va tenir tant èxit que el grup va decidir gravar un disc complet, Traveling Wilburys Vol. 1 (1988).

La sobtada mort de Roy Orbison va enfosquir l’èxit i poc temps després Del Shannon , en qui la resta dels Wilburys pensaven com a reemplaçament, es va suïcidar. Es va llançar un segon disc dels Wilburys, anomenat Traveling Wilburys Vol. 3 (1990), però no va estar a l’altura de les expectatives.

Petty va seguir amb el seu grup i també en solitari, una exitosa carrera truncada la nit del diumenge 1 d’octubre de 2017, en patir un infart al seu domicili de Malibú.