Сёдерберг не добился серьёзных успехов как игрок; несколько лет он играл за «Энгбю», шведский клуб низшей лиги, а в 1970-х годах начал тренерскую карьеру. Длительное время она также происходила вдалеке от большого футбола: на протяжении 1970-х и первой половины 1980-х годов он тренировал клубы низшей шведской лиги «Вестер», «Броммапойкарна» и «Спонга». В 1986 году он стал тренером клуба «Юргорден» из второй лиги, и за два сезона сумел вывести его в высший шведский дивизион. В 1991 году он стал тренером клуба «АИК» из предместья Стокгольма, с которым в 1992 году достиг своего наивысшего успеха в качестве клубного тренера, выиграв чемпионат Швеции.
Начиная с 1993 года он начал работу в Шведском футбольном союзе. С 1995 года он на протяжении трёх лет тренировал молодежную сборную, а затем, после отставки Томми Свенссона в 1998 году, стал тренером национальной сборной Швеции. Под его управлением Швеция вышла в финальную часть чемпионата Европы 2000 года; в том же году его помощник Ларс Лагербек был назначен со-тренером сборной.
Под руководством тренерского дуэта Сёдерберг—Лагербек сборная Швеции прошла квалификацию к чемпионату мира 2002 и чемпионату Европы 2004 годов, а в финальной части обоих турниров смогла выйти из группы в плей-офф, где, впрочем, уступала соперникам. После чемпионата Европы 2004 года Томми Сёдерберг оставил национальную сборную под единоличным управлением Ларса Лагербека, а сам вернулся к тренерской работе с молодёжной сборной.
Под руководством Томми Сёдерберга молодёжная сборная не смогла квалифицироваться на молодёжные чемпионаты Европы 2006 и 2007 годов. На молодёжном чемпионате Европы 2009, проходившем в Швеции, Томми Сёдерберг руководил сборной совместно с Йёргеном Леннартссоном. Под их руководством команда дошла до полуфинала, забив в четырёх матчах 12 мячей. В полуфинале шведы проигрывали к перерыву англичанам со счётом 0:3, но смогли сравнять счёт; в серии пенальти шведы проиграли.