Таллис учился музыке и был хористом в Королевской капелле (Лондон). С 1532 работал органистом бенедиктинского монастыря в Дувре (графство Кент), в 1538—1540 — органистом августинского аббатства в Уолтхеме (графство Эссекс), в 1540-42 — певчим в Кентерберийском кафедральном соборе. Став в 1543 регулярным членом Королевской капеллы, Таллис до конца дней сочинял музыку для королевского двора. Несмотря на решительные перемены в жизни церкви, которые сулило англиканство, Таллис лишь незначительно расширил (в отличие от своего знаменитого ученика и соратника У. Бёрда) жанрово-стилистическую палитру своего творчества и в целом придерживался традиций «католической» вокальной полифонии. Наиболее значимы его латинские мотеты, написанные по разным литургическим и светским поводам (магнификаты, ламентации, гимны, антифоны, «Sacrae cantiones»), из них наиболее известен «Spem in alium» (1573) — грандиозный респонсорий для 8 пятиголосных хоров. Таллису также принадлежат две полные мессы («Salve intemerata virgo» и «Puer natus est nobis») и ряд отдельных частей мессы. Протестантские антемы Таллиса (всего около 20) зачастую — контрафактуры его же мотетов (например, антемы «Arise, o Lord», «When Jesus went» и «With all our hearts» — три контрафактуры мотета «Salvator mundi»). Антем Таллиса «If ye love me» (Ин 14:15—17) — одно из самых популярных его сочинений. Прижизненных портретов композитора не сохранилось, известные на нынешний день изображения созданы более чем через полтора века после его кончины.