1958年9月29日生于香港，祖籍广东饶平，父母在香港经营海味铺为生，汤镇业家中有八兄弟姐妹，后因家庭贫困，汤镇业年少时曾与哥哥汤镇宗一起外出打工，1978年5月，汤镇业考入无线电视第八期艺员训练班，1979年于香港无线电视第八期艺员训练班毕业。
1979年，出演个人首播电视剧作品《楚留香》，饰演峨眉弟子。
1980年，出演无线经典剧集《上海滩》，饰演热血青年陈翰林一角，是他第一部给观众印象的作品；同年出演香港TVB电视剧《风云》，饰胡宏远；后又在香港TVB电视剧《千王之王》饰小刘。
1981年，出演香港TVB电视剧《无双谱》，饰阮心让；同年在香港TVB电视剧《前路》中饰演邹潜。
1982年，出演香港TVB拍摄的时装剧《香城浪子》；同年他参演《天龙八部》饰演段誉一角，被观众熟识；后又在香港TVB电视剧《天龙八部之虚竹传奇》中再次扮演段誉。
1983年，参演《神雕侠侣》，饰演霍都；其间参演成龙执导的电影《警察故事》；同年在香港TVB电视剧《豹子胆》中饰演乔振宇；后又和黄杏秀合作，主演香港电视剧《十三妹》，饰演主角安龙飞。
1984年，在刘德华主演TVB港剧《宝芝林》中扮演纳兰正德；同年在TVB港剧《决战玄武门》中饰演李元吉一角；后又在香港电视剧《信是有缘》中饰演杨振明；同期又参演TVB港剧《五虎将》，饰演洪镇。
1985年，在香港TVB电视剧《好女当差》饰演高朗亭；同期在香港TVB电视剧《后生可畏》饰罗祖光；同年又在香港TVB电视剧《杨家将》饰八贤王；后又在陈秀珠、郑裕玲主演香港TVB电视剧《钟无艳》中饰演司马平。
1986年，在高雄主演的TVB电视剧《林冲》中饰演燕青；同年与无线电视约满后，便远赴台湾出演当地剧集。
1987年，在冯世雄执导的香港电影《你OK，我OK》中饰演主角雷明灯。
1988年，他回香港与亚洲电视签约演出剧集，在戚美珍主演的香港ATV剧集《野樱花》中饰演谭兆昌。
1989年，在香港动作类电影《妙探双龙》饰KentTong。
1991年，汤镇业凭借对曾志伟执导的电影《五虎将之决裂》中“反骨东”一角的出色诠释，获得了香港电影金像奖最佳男配角，台湾电影金马奖最佳男配角提名；同年在电视剧《满清十三皇朝》饰演光绪皇帝。
1992年，出演香港电影《鹿鼎记II神龙教》，饰演吴应熊；同年有在香港警匪类电影《积奇玛莉》中客串角色。
1993年，在香港历史题材电影《一九四九之劫后英雄传》中饰演冯定国；同年出演喜剧电影《正牌韦小宝之奉旨沟女》，饰演康熙皇帝；后又在香港电影《亚飞与亚》中饰关公。
1994年，在香港历史武侠类电视剧《九王夺位》饰主角文觉。
1997年，到中国内地开设影视公司和经理人公司；同年在关礼杰主演ATV港剧《国际刑警》之金钱游戏中饰演林占。
1998年，在电视剧《天下有情之阿福传》中饰演武艺；同年在电视剧《新江山美人》饰唐伯虎。
2002年，在钟澍佳执导的情感类电影《手足情》中客串角色。
2004年，在霍建华、李亚鹏主演的古装剧《天下第一》饰万三千；同年在古装爱情类电视剧《香粉传奇》饰明朝皇帝朱元璋。
2005年，在大陆古装武侠剧《七剑下天山》中饰敖隆。
2006年，在香港喜剧电影《师奶唔易做》中客串饰演李先生。
2007年，在香港电影《兄弟之生死同盟》中饰演严国驱。
2011年，复出幕前，在宫廷穿越类电视剧《宫锁心玉》中饰演清朝皇帝康熙一角；同年8月，在《宫锁心玉》续集《宫锁珠帘》中饰演阿灵阿。
2013年，在浙江永乐影视出品的古装电视剧《隋唐演义》中饰隋文帝杨坚。
2014年，与安以轩合作，在古代传奇类电视剧《金钗谍影》中饰演允祥；同年在历史年代剧《末代皇帝传奇》中客串庆亲王；同年6月，重返TVB与黄秋生合作主演民国斗争类电视剧《枭雄》，该剧于2015年播出。
2015年，7月18日大型仙侠魔幻偶像剧《仙侠剑》开播，汤镇业饰演兰钟岳。
2017年4月，刘光执导的卧底题材剧《卧底归来》中饰演大反派飞城企业董事长九爷。
1980年，公开承认的女友是香港小姐季军、中英混血美女狄宝娜，不过这段感情仅仅维系了一年就结束了。
1983年，在翁美玲拍摄《射雕英雄传》的期间，两人确定了恋爱关系，并开始以情侣的身份在公开场合露面。1985年5月，由于两人的工作关系，两人之间的感情出现问题，在翁美玲自杀前二人处于冷战期，5月14日翁美玲在家中自杀身亡。
1993年，汤镇业与小他13岁的亚视中日混血艺员姜坤结婚，育有双胞胎儿子和一女，2001年离婚。
2008年5月，已经50岁的汤镇业与25岁青岛女子文静奉子成婚；同年9月17日生下一对双胞胎女儿。
2007年12月，汤镇业被委任为广东省政协委员。
2013年1月14日，广东省政协第十届委员会常务委员会审议通过了广东省政协委员名单，汤镇业当选新一届政协委员。
电影奖项
汤镇业长身玉立，五官秀气，有点儿脂粉味、亦有几分书卷味，与段誉的气质甚相近。有些演员穿起龙袍不似太子，汤镇业却是天生贵气，更难得是眉宇之间的忧郁眼神，刚好配合段誉的苦恋心情。这是他先天优胜的条件，与演技无关。汤镇业演的段誉，那痴迷的样子的，真像书中的段誉走出来。
汤镇业是五虎中较帅的，具有个人魅力，非常招女性喜欢，他的感情是丰富和曲折，历经岁月风霜的侵蚀，他不但身材发福，而且头顶已半秃，形象大不如前，但个人的魅力还是存在的。
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