汤兆京，字伯闳，江苏宜兴人。万历二十年(1592)进士，授职丰城知县，治行考核为最优，征召为御史。接连弹劾礼部侍郎朱国祚、蓟辽总督万世德，皇上都不理会。巡视西城，贵妃、宦官侮辱礼部侍郎敖文祯，汤兆京弹劾他们，遭到廷杖，发配南京。当时矿税繁兴，奸臣争着说矿税有利可图。有人说开凿海外的机易山，每年可以获得四十万两黄金，有的请求征收徽州、宁国等府的契约税，将高淳等县的草场卖掉，皇上都想同意。汤兆京与同官金忠士、史学迁、温如璋上奏极力劝谏，皇上不予回答。出去巡按宣化、大同等府，请求罢免朝廷税收使者张晔、矿税使王虎、王忠，皇上也不接受这个意见。
执掌河南道，辅佐孙丕扬掌京官的考察，所贬退的人都很得当，而那些被贬的人争相攻击他们。汤兆京也上了十余道奏疏，与他们应战。他的言词直率，这些人终究不能使他免职。具体情况参见《孙丕扬传》。不久，又出去巡按顺天等府。守皇陵的宦官李浚诬赖附近的军民盗窃陵上的木材，每天都要逮捕人。汤兆京巡按宣府时就为这事上奏过，李浚也诬蔑、攻击汤兆京。皇帝派遣使者检验，事情已真相大白，可是那些被抓去的人还没有释放，汤兆京全部把他们放了。东厂太监卢受唆使他的部下横行都市，汤兆京按法律弹劾他。
回到京城后，又执掌河南道。福王很久不到藩国就位，汤兆京倡导给事御史坚决请求他回去，终于没有得到皇帝的命令。南京空缺提学御史，吏部尚书赵焕调浙江巡按吕图南补缺，不久以每年惯例调出三位御史到外地，都不咨询都察院。汤兆京援引旧事争论。吕图南的调动，被给事中周永春所弹劾，放弃官职归家。汤兆京及御史王时熙、汪有功为吕图南申辩、昭雪，言语中激怒了周永春和赵焕，二人连上奏疏辩解，汤兆京也与他激烈辩论。皇上想安抚赵焕，稍稍少发了汤兆京的俸禄。汤兆京认为自己得不到真正的与职务相称的权限，便上疏请求回乡。御史李邦华、周起元、孙居相于是帮助汤兆京攻击赵焕，皇上也停发了他们的俸禄。然而赵焕也称病离开京城。
汤兆京做官廉正，遇到事情慷慨上奏。那个时候，阉党势力已形成了，正直的人多被倾轧。汤兆京极力在他们中间维持，批评时政的清明议论特别倚重他。屡遭排挤，但终究没有一个人能诬赖到他。天启中，赠为太仆少卿。