Sau khi gây ấn tượng trong một trận đấu từ thiện tại sân vận động Keepmoat tại quê nhà Doncaster với mục đích quyên góp tiền cho Quỹ từ thiện Bluebell Wood, anh đã được thỏa thuận thi đấu cho câu lạc bộ bóng đá chuyên nghiệp Doncaster Rovers với tư cách là cầu thủ không hợp đồng. Thoả thuận này đã được chấp thuận với những cam kết trước đó trong hợp đồng của One Direction. Tomlinson được ra mắt với số áo 28 trong mùa giải 2013-2014. Anh ấy nói: "Thật sự không thể tin được. Tôi đã là một fan hâm mộ lớn của bóng đá từ rất lâu rồi và khi lớn lên ở Doncaster, tôi đã có nhiều khoảng thời gian tại Keepmoat. Được là một phần của đội bóng quả là một điều tuyệt vời". Quản lý của Doncaster Rovers, Paul Dickov đã nói đùa rằng "Anh ấy đã bỏ lỡ mất mùa giải trước và anh ấy đã có một kỳ nghỉ tại Mỹ, do đó năm nay chúng tôi đã có được anh ấy từ rất sớm".

Tomlinson hiện tại cũng đang là chủ sở hữu của một đội bóng nhỏ mang tên Three Horseshoes.