[1]​ Tras graduarse en la Academia Naval, ingresó en la Fuerza Aérea para ser piloto de pruebas.

Concluyó su formación en la Academia Naval con honores, por la que recibió un título académico de bachiller universitario en ciencias, tras lo cual se incorporó al ejército como teniente.

Se vio involucrado en una colisión aérea con otro estudiante durante un entrenamiento en la base de San Marcos.

Terminó primero de su promoción y recibió el Premio A. B. Honts.

Stafford pasó a ser el comandante de reserva y su nuevo compañero Wally Schirra, el piloto de reserva; ambos seleccionados como tripulación principal para Gemini 6.

Ocho días más tarde, Gemini 6 sufrió un apagón inmediato de los motores tras la ignición.

Las dos cápsulas permanecieron unidas por sus bases durante unas cinco horas, en lo que se considera el primer encuentro espacial de la Historia.

Charlie Bassett y Elliot See por su parte figuraban como la tripulación principal.

Fue lanzada con éxito dos días después y consiguió acercarse al ATDA en su segunda órbita.

Sin embargo, la cubierta del ATDA solo se abrió parcialmente, por lo que la Gemini 9 fue incapaz de realizar el atraque.

La EVA fue cancelada y Cernan tuvo que volver a la nave al cabo de dos horas.

A pesar de las fuertes oscilaciones durante el ascenso, logró alcanzar la órbita sin incidencias.

Amerizó al este de Samoa, donde el navío USS Princeton asistió a su recuperación.

Junto al director Deke Slayton, Stafford supervisó la asignación de las sucesivas misiones Apolo y Skylab hasta que Shepard volvió a su puesto tras participar en la misión Apolo 14, en julio de 1971.

Poco tiempo después, fue nombrado comandante del ASTP, junto a Deke Slayton, que dejaba su cargo de director, y el astronauta Vance Brand.

La tripulación se puso máscaras de oxígeno, pero Brand quedó inconsciente y tuvo que ser ayudado por Stafford.

Tras el amerizaje, la tripulación pudo ser asistida a bordo del navío USS New Orleans y tuvieron que ser hospitalizados en Hawái por edemas causados por la inhalación de combustible.

También se involucró en la entrevista al piloto militar soviético Viktor Belenko tras su deserción.

En marzo de 1978, se le ascendió a teniente general y pasó a ser Subsecretario de Personal, Investigación al Desarrollo y Adquisición en Washington D. C. Una vez allí, impulsó la creación del misil MX y puso en marcha el desarrollo del ATB (Bombardero de Tecnología Avanzada), precursor del bombardero furtivo B-2 Spirit.

[33]​[34]​ En un primer momento quiso volver a juntarse con sus compañeros del programa ASTP en Rusia.

Cofundó junto a otros dos generales recién retirados una consultora, llamada Stafford, Burke, and Hecker.

[38]​[39]​ Mientras coordinaba la participación rusa en el proyecto, se involucró como asesor técnico en las misiones STS-63 y STS-71 del Programa Shuttle-Mir y participó en una comisión de investigación de la Colisión Progress-Mir.

[40]​[41]​ En 2002, publicó su autobiografía, editada junto a Michael Cassutt, bajo el título We Have Capture: Tom Stafford and the Space Race (Lo hemos capturado: Tom Stafford y la carrera espacial).

[7]​ Le gustaba ir de caza, levantar pesas, nadar, pilotar planeadores, el buceo y la pesca.

[45]​ A lo largo de su carrera, obtuvo numerosos premios y reconocimientos por sus logros.

[57]​[7]​[58]​ Recibió varios doctorados honoris causa, en Ciencias por la Universidad de Oklahoma City, en Derecho por la Western State University, en Comunicaciones por el Emerson College y en Ingeniería Aeronáutica por la Universidad Aeronáutica Embry–Riddle.

[7]​ En su ciudad natal de Weatherford, da nombre a un edificio de la Southwestern Oklahoma State University, al Aeropuerto Thomas P. Stafford y al Museo Stafford del Aire y el Espacio.