Toomas Liiv sündis 1946. aasta 30. detsembril Tallinnas juristi pojana. 1970. aastal lõpetas Liiv Tartu Riikliku Ülikooli ajaloo-keeleteaduskonna eesti filoloogina.

Luuletaja ja kirjandusteadlane Toomas Liivi oli Viivi Luige ja Juhan Viidingu kõrval Eestis 1970. aastate üks silmapaistvamaid noori luuletajaid, kirjutab „Eesti kirjanike leksikon“. Kirjandusteadlasena keskendus Liiv eeskätt 1920. ja 1930. aastate eesti novelli uurimisele.
Toomas Liivi peeti veel ka üheks taasiseseisvunud Eesti viljakamaks kirjanduskriitikuks.

Ta debüteeris 1965. aastal ilmunud proosapalaga "Jõe ääres" ja äratas luuletajana tähelepanu tsükkliga "Kase põlemine" kogumikus "Närvitrükk", mis ilmus 1971. aastal. Samal aastal järgnes sellele luulekogumik "Kurbus vikerkaarest".
Toomas Liiv oli kirjanike liidu liige alates 1981. aastast.

Liiv on kirjutanud ka kuuldemängud „Pesukaru ja kummaline poiss“ (1970) ning „Härrasmehed“ (1980).

2003. aastal pälvis Toomas Liiv Kultuurkapitali kirjanduspreemia. Liiv oli Tallinna ülikooli eesti kirjanduse õppetooli juhataja ja kirjandusprofessor.

Toomas Liivi matusetalitus on 29. detsembril kell 12 Kaarli kirikus ja muldasängitamine kell 13 Rahumäe kalmistul.