Après une formation de comédien au Conservatoire national supérieur d’art dramatique de Paris, Hédi Tillette de Clermont-Tonnerre fonde avec Lisa Pajon en 2003 le Théâtre Irruptionnel avec lequel il met en scène des spectacles au Festival d’Avignon, au Centquatre, à la Maison de la culture d’Amiens, au Théâtre de la Cité internationale… Il a écrit une dizaine de pièces de théâtre. Il reçoit le prix Beaumarchais en 2005 pour Le 23 octobre 2002, j’ai perdu la foi, est lauréat du programme de la villa Médicis Hors les murs (Um Kulthum, tu es ma vie !). Les Deux Frères et les Lions reçoivent en 2015 le prix de la Critique au Festival d’Avignon et sont joués plus d’une centaine de fois. Il adapte ou écrit des fictions et des contes musicaux : Le Bûcher d’hiver de Sergueï Prokofiev en 2013, Dernières nouvelles de Frau Major à la Philharmonie de Paris en 2015. Un nouveau texte, autour des mystiques, sera créé en novembre 2018. 
Pour la télévision, il est le créateur avec Vincent Primault de la série In America. 
Acteur, il joue au théâtre sous la direction, entre autres, de Jean-Louis Benoit, Joël Jouanneau, Élisabeth Chailloux, Jean Lacornerie, Pierre Pradinas, Lukas Hemleb. On a pu le voir au cinéma et à la télévision, sous la direction de Karin Albou, Nicolas Castro, Alexandre Castagnetti, Charles Nemes, Bruno Solo, Gérard Jourd’hui…