Pochodzi z Wałbrzycha. Studia skończył na SGH i kierował strukturami Niezależnego Zrzeszenia Studentów na tej uczelni. Razem z innymi czołowymi działaczami stowarzyszenia poparł na początku lat 90. Kongres Liberalno-Demokratyczny. Po nieudanej kampanii wyborczej KLD w 1993 (3,99 proc.) partia połączyła się z Unią Demokratyczną i stworzyła Unię Wolności - Siemoniak przeszedł do nowego ugrupowania. W tym czasie został asystentem Janusza Daszczyńskiego, ówczesnego wiceprezesa zarządu Telewizji Polskiej S.A. W wieku 29 lat został prezesem telewizyjnej Jedynki. Jednak został zwolniony po objęciu przez Ryszarda Miazka funkcji prezesa zarządu TVP. Oficjalnym powodem było nieprzygotowanie przez Siemoniaka koncepcji programu publicystycznego, ale w kuluarach mówiło się o jego konflikcie z prawicowymi dziennikarzami stacji (tzw. pampersami).
Kariera polityczna w PO
W 1997 został rzecznikiem ministerstwa obrony narodowej i dyrektorem biura informacji resortu. Po zmianie rządów w 2000 r. i objęciu ministerstwa przez Bronisława Komorowskiego Siemoniak zatrzymał oba stanowiska. W tym czasie powstawała Platforma Obywatelska - wraz z innymi działaczami UW dołączył do tej formacji. Uzyskał też stanowisko wiceprezydenta Warszawy, dzięki protekcji znajomego z NZS - Pawła Piskorskiego. W 2007 został sekretarzem w MSWiA kierowanym wtedy przez Grzegorza Schetynę. Pełnił tą funkcję jeszcze za kadencji następnego ministra, Jerzego Millera.
Po katastrofie smoleńskiej i odwołaniu Bogdana Klicha Siemoniak został szefem MON. Pozostaje nim nieprzerwanie od 2011 do dzisiaj, mimo zmian w rządzie. Od września 2014 jest również wicepremierem. W połowie 2015 "Do Rzeczy" ujawniło zapis rozmowy podsłuchu w restauracji Sowa i Przyjaciele Ryszarda Kalisza i Aleksandra Kwaśniewskiego z 2013 o Siemoniaku. Tygodnik twierdził, że poseł Kalisz opowiada byłemu prezydentowi, że gen. Nosek ma mieć dowody na korupcję, w którą ma być zamieszany minister obrony narodowej Tomasz Siemoniak. Minister MON zaprzeczał tym doniesieniom. Ryszard Kalisz również przeprosił Siemoniaka mówiąc, że "uważa go za osobę uczciwą" i tylko powtarzał emocjonalne słowa gen. Noska, "który był wzburzony po odwołaniu z funkcji szefa SKW". Służba Kontrwywiadu Wojskowego wydała oświadczenie, w którym potwierdziła, że nigdy nie posiadała, ani nie posiada jakichkolwiek materiałów wiążących szefa MON z jakimikolwiek nieprawidłowościami lub podejrzeniami.
