Тоомас Кивисилд родился в 1969 году в эстонском городе Тапа. По специальности — зоолог. В 2000 году защитил докторскую диссертацию по генетике в исследовательском институте Эстонского биоцентра (Тартуский университет). В 2002 году начал сотрудничество со Стэндфордским университетом (США). С 2006 года — преподаватель кафедры археологии и антропологии Кембриджского университета (Англия). Научные исследования Кивисилда посвящены изучению человеческого генетического разнообразия и эволюции. Особый интерес для ученого представляет поиск связи между генетической структурой человека и такими эволюционными процессами, как селекция, миграция и дрейф генов. Кивисилд — автор 114 научных публикаций.