Eleanor May Tomlinson nasceu no dia 19 de maio de 1992 em Londres, Grande Londres, Inglaterra. Ela se mudou para Beverley, East Riding de Yorkshire, Inglaterra, quando era uma criança pequena, e frequentou a Beverley High School quando adolescente.
Ela é uma atriz inglesa mais conhecida por seus papéis na TV como Isabelle em Jack the Giant Slayer (2013) e Isabel Neville em The White Queen (2013). No entanto, seu papel como Demelza Poldark em Poldark (2015) fez dela um nome familiar. Seu pai, Malcolm Tomlinson, é ator e comentarista de corridas de cavalos, e sua mãe Judith Hibbert é cantora e ex-atriz. Seu irmão Ross Tomlinson também é ator.
Ela se interessou por atuar e dançar desde cedo e costumava aparecer em peças da escola. Ela fez sua estréia no cinema em The Illusionist (2006), onde interpretou Young Sophie. Ela também apareceu em filmes adolescentes como Angus, Thongs e Perfect Snogging (2008), e sucessos de bilheteria como Alice no País das Maravilhas (2010).