W sezonie 2007 Tom, za sprawą mistrzowskiej stajni ASM Formule 3, awansował do Formuły 3 Euroseries (startował w drugorzędnym teamie). Debiut w serii nie był jednak udany dla Francuza, zważywszy na rezultaty swoich partnerów zespołowych, którzy walczyli o zwycięstwa. Ostatecznie Dillmann pięciokrotnie zdobył punkty, z czego trzykrotnie stanął na podium (najlepiej spisał się na hiszpańskim torze Circuit de Catalunya, gdzie zajął 2. i 3. miejsce), będąc w rezultacie sklasyfikowanym na 9. miejscu.