Pálfalvi Tamás 1991-ben született Salgótarjánban. Zenei tanulmányait hétévesen, 1998-ban kezdte meg a Váci Gyula Alapfokú Művészetoktatási Intézményben trombita szakon Szabó Istvánnál, majd 2005-től a budapesti Weiner Leó Zeneművészeti Szakközépiskolában Huszár Gábor növendéke lett. Felsőfokú tanulmányait New Yorkban végezte a Bard College ösztöndíjasaként 2009-től 2012-ig, ahol már első éves hallgatóként megnyerte a Bard College Concerto Versenyt. Amerikai tanulmányait követően a Liszt Ferenc Zeneművészeti Egyetemen tanult tovább, ahol Boldoczki Gábor tanítványaként 2016 májusában szerezte meg mesterdiplomáját.

Közreműködött a Budapesti Fesztiválzenekar, a Royal Philharmony Orchestra, a Bournemouth Symphony Zenekar, valamint több első osztályú magyar zenekar hangversenyein, olyan rangos koncerttermekben, mint a Carnegie Hall, az Allice Tully Hall New Yorkban, a Sanders Theater a bostoni Harvard Egyetemenen, a tokiói Suntory Hall, a Művészetek Palotája, a Grand Theater Shanghaiban, a Culture Center Hong Kongban, a National Centre for Performing Arts Pekingben, valamint a Kitara Hall Sapporóban és a Suntory Hall Tokióban. Koncertjei során olyan karmesterekkel dolgozott együtt, mint Fabio Luisi, Eötvös Péter, Christoph Eschenbach, Kocsis Zoltán és Matthias Pintscher. Széles repertoárján a klasszikus művek mellett kortárs darabok is helyet kapnak.

2013-ban a „Legígéretesebb Fiatal Tehetség” díjat kapta a 14. Georghe Dima Nemzetközi Trombitaversenyen Temesváron. A 2014 őszén első alkalommal meghirdetett Fanny Mendelssohn-ösztöndíj nyerteseként önálló szólólemez elkészítésére kapott lehetőséget, mely 2015-ben jelent meg Agitatio címmel. A lemezt a hónap albumának választotta a Bajor Rádió. 2015 márciusában megosztott YAMAHA-ösztöndíjat kapott, és még ugyanebben az évben az év szólistájának választották a Mecklenburg–Elő-Pomerániai Fesztiválon (WEMAG Soloist díj), valamint átvehette a Junior Prima díjat. A Zeneakadémia fiatal tehetségeket bemutató sorozatában 2016 tavaszán adott szólóestet.

A Junior Prima díjas In Medias Brass rézfúvós együttessel, melynek 2018 óta a tagja, szintén több országban fellépett már, 2019-ben pedig nemzetközi mesterkurzust és V4 kamaraversenyt rendeztek. 2019 szeptembere óta tanít trombita tárgyat a Zeneakadémián.

2023 decemberében átvehette az Artisjus-díjat előadóművészi kategóriában.