Under Super Bowl XLIX i University of Phoenix Stadium i Glendale, Arizona, fullførte Brady 37 av 50 pasninger for 328 yards, fire touchdowns, og to interceptions. Med et comeback på ti poeng i fjerde kvarter, som da var en rekord, slo Patriots Seattle Seahawks 28–24, og sikret Brady sin fjerde Super Bowl-ring, som også tangerte Joe Montana og Terry Bradshaw for flest Super Bowl-seiere som startende quarterback. Han ble utpekt til Super Bowl MVP for tredje gang, og tangerte med det Montanas rekord. Bradys 37 fullførte pasninger satte også en ny Super Bowl-rekord, som Brady selv kom til å slå i Super Bowl LI to år senere.