Romo ble signert som en udraftet free agent i 2003. Han begynte karrieren sin som en holder og ble Cowboys' startende quarterback i 2006-sesongen. Han var lagets starter fra 2006 til 2015 og ledet Cowboys til fire sluttspill, og ble utvalgt til Pro Bowl fire ganger. Romo pensjonerte seg etter 2016-sesongen etter å ha pådratt seg en ryggskade i sesongoppkjøringen som gjorde at han mistet stillingen som kampstarter til Dak Prescott. Etter at han pensjonerte seg tok han en stilling som ekspertkommentator for CBS Sports' dekning av NFL, og kommenterer kamper sammen med Jim Nantz.