Bereits als Schüler trat Thomas Jarzombek 1991 der CDU bei. Von 1995 bis 2001 war er Kreisvorsitzender der Jungen Union Düsseldorf. 1999 wurde er Mitglied des Düsseldorfer Stadtrats. Von 2000 bis 2006 hatte er zudem den stellvertretenden Landesvorsitz der Jungen Union Nordrhein-Westfalen inne. Nach seinem Erfolg bei der Landtagswahl NRW 2005 und dem folgenden Einzug in den nordrhein-westfälischen Landtag legte er sein Amt als Mitglied des Düsseldorfer Stadtrats nieder. Er wurde Beauftragter seiner Fraktion für Neue Medien und fungierte unter anderem ab 2007 als deren medienpolitischer Sprecher. Im gleichen Jahr folgte die Wahl in den Landesvorstand der CDU Nordrhein-Westfalen.
Thomas Jarzombek als Abgeordneter des Deutschen Bundestags
Seit September 2009 ist Thomas Jarzombek Abgeordneter des Deutschen Bundestags. 2010 trat er der Enquete-Kommission "Internet und digitale Gesellschaft" bei. 2012 wurde er neben Peter Tauber Gründungsvorsitzender von Cnetz, einem Verein für Netzpolitik. Bei der Bundestagswahl 2013 konnte Jarzombek sein Bundestagsmandat verteidigen. Im Jahr darauf wurde er zudem zum Vorsitzenden des Kreisverbands der Düsseldorfer CDU gewählt.
Ebenfalls 2014 übernahm Thomas Jarzombek im Bundestag den Vorsitz der Arbeitsgruppe "Digitale Agenda" und wurde Mitglied des Vorstands der Bundesfraktion von CDU/CSU. Inzwischen ist Jarzombek Sprecher des Ausschusses Digitale Agenda, Mitglied des Ausschusses für Verkehr und digitale Infrastruktur sowie stellvertretendes Mitglied des Ausschusses für Wirtschaft und Energie. Neben seinen Aktivitäten im Bundestag ist er zudem Beiratsmitglied der Bundesnetzagentur in Bonn sowie stellvertretendes Mitglied des Rundfunkrates des Westdeutschen Rundfunks in Köln.
Thomas Jarzombek ist aktiv in den sozialen Medien und verfügt über eigene Youtube- und Facebook-Accounts. Regelmäßig verbreitet er zudem Tweets über Twitter. Auch bietet er auf seiner Webseite die Möglichkeit an, sich in einen Newsletter einzutragen.
Thomas Jarzombek lebt in Scheidung. Er hat ein Kind.