Il coréalise son premier long métrage, R, avec Michael Noer en 2010. Le film, sélectionné au Festival international de Rotterdam, remporte le Dragon Award du meilleur film nordique à Göteborg en 2010 et le Bodil du meilleur film danois en 2011.
En tant que scénariste, Tobias Lindholm a collaboré avec Thomas Vinterberg sur Submarino et La Chasse (prix d’interprétation au Festival de Cannes 2012 pour Mads Mikkelsen).
Depuis 2010, il a écrit de nombreux épisodes de la série Borgen, avec Pilou Asbæk et Søren Malling dans les rôles principaux. Hijacking est son second long métrage.
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