Tomás Luis de Victoria var det syvende barn ud af 11 født i Ávila af Francisco Luis de Victoria og Francisca Suárez de la Concha. Ved faderens død i 1557 blev familien overladt til en onkel, der var præst, som tog sig af familien. Victoria tilbragte flere år som kordreng i katedralen i Ávila.
I 1565 (eller 1563) blev Victoria optaget på det tyske kollegium i Rom. Dette var en jesuitterskole, der blev overdådigt støttet af Filip II og Otto von Truchsess von Waldburg, kardinal ærkebiskop af Augsburg. Victoria fungerede som organist ved den aragonske kirke S. Maria di Monserrato i Rom fra 1569 til 1574. I 1571 hyrede det tyske kollegium ham til at undervise de unge drenge i musik. Han blev ordineret den 28. august 1575. Fra det år til 1577 ledede han det tyske kollegiums kor, der sang i kirken S. Apollinare i Rom; fra 1578 til 1585 havde han et kapellanat ved S. Girolamo della Carità, kirken for de nyoprettede oratorianere i Rom.
Victoria vendte tilbage til Spanien i 1587 og var indtil 1603 kapelmester i klosteret Descalzas Reales i Madrid, hvor Filip 2.s søster, enkekejserinde Maria, og hendes datter, prinsesse Margaret, boede. Fra 1604 til sin død den 27. august 1611 var han også organist i klosteret.
I 1572 dedikerede Victoria sin første og stadig mest berømte udgivelse til kardinal Truchsess, en stor kender af kirkemusik. De 33 motecta fra fire til otte stemmer i denne samling omfatter de sanselige Vere languores og O vos omnes, som den dag i dag udgør fundamentet for Victorias omdømme hos det brede publikum, der ikke kender noget til hans Magnificats, hymner, sekvenser, salmer, antifoner og 20 messer – fem af dem udkom i 1576, fire mere i 1583, syv i 1592 og resten i 1600 og 1605.
I sine motetter fra 1572 fulgte Victoria nøje Giovanni Pierluigi da Palestrinas detaljeteknik og udviste en overlegen beherskelse af Palestrinas dissonansbehandling. Personlig kontakt med Palestrina og måske endda undervisning forklarer sandsynligvis Victorias tilegnelse af denne teknik. Fra 1566 til 1571 fungerede Palestrina som kapelmester på det romerske kollegium i nærheden af det tyske kollegium. Det, der adskiller Victorias personlige manér i 1572 fra Palestrinas, er den yngre komponists hyppige brug af trykte accidentaler, hans forkærlighed for det, der nu ville blive kaldt melodisk molbevægelse (skarpe opadgående, naturaler nedadgående), og foregribelsen af det 19. århundredes funktionelle harmoni.
Igennem hele sin karriere, selv da han skrev Missa Quarti toni (1592), lykkedes det altid Victoria at lyde som en “dur-mol” snarere end som en virkelig “modal” komponist. Quarti toni betød for ham a-mol kadencering på dominanten. I 1600 udgav han Missae, Magnificat, motecta, psalmi, & alia, som i meget høj grad består af orgelakkompagneret F-dur-musik. Han vendte ganske vist tilbage til uakkompagnerede moltoner i Officium defunctorum, der blev udgivet i 1605 som en hyldest til hans protektorinde, enkekejserinde Maria, men dette var begravelsesmusik. I ingen af Palestrinas udgivelser angav han orgelakkompagnement i nogen af sine udgivelser. Victoria gjorde det – hun udgav endda orgelstemmer i 1592 og 1600.
Victorias miscellany fra 1600 indeholder en Missa pro Victoria, der er modelleret efter Clément Janequins berømte kampchanson. Filip III kunne bedre lide denne overstrømmende ni-stemmige messe efter en verdslig model end nogen af Victorias andre værker, men den er i strid med enhver egenskab, der gør Victoria elskværdig for sit moderne publikum. Den beviser dog i det mindste, at han var mere alsidig følelsesmæssigt og teknisk, end hans beundrere vil indrømme. Philip III’s partiskhed for den tjente som et salgsgambit, da Victoria søgte midler fra dens udgivelse til at betale kaution for sin yngste bror for at få ham ud af fængslet.