Em novembro de 1962, Tom apresentou-se no Festival de Bossa Nova, no Carnegie Hall, em Nova York, com outros músicos brasileiros. No ano seguinte gravou um disco com o saxofonista Stan Getz e, em 1967, com Frank Sinatra. Em 1968, "Sabiá", de Tom e Chico Buarque, venceu o Festival Internacional da Canção. Nas décadas seguintes, Tom teve canções interpretadas por grandes nomes como Ella Fitzgerald e Elis Regina, musicou filmes e produções para televisão. Tom teve muitos parceiros musicais, entre os quais Dolores Duran ("Por causa de você") e Aluísio de Oliveira ("Dindi"), mas a parceria com Vinícius foi das mais prolíficas e gerou sucessos como "Chega de saudade" (1958), "Eu sei que vou te amar" (1958) e "Ela é carioca" (1963), além de "Garota de Ipanema", que chegou a figurar entre as dez canções mais executadas em todo o mundo. Também compôs sozinho alguns clássicos e na maioria deles revela seu amor ao Rio de Janeiro, como em "Corcovado" (1960), "Samba do avião" (1963) e "Lígia" (1973).