Swoją karierę rozpoczynał w 1997 w juniorskiej drużynie Greifswalder SC. Następnie trenował w szkółce piłkarskiej Hansy Rostock, skąd w 2006 trafił do Bayernu. Po roku gry w zespole juniorów, przed sezonem 2007/2008 Kroos został włączony do kadry pierwszego zespołu. Dostał numer 39 (należący wcześniej do Ottla). W Bundeslidze zadebiutował 26 września 2007 w meczu z Energie Cottbus. Miał wówczas 17 lat, 8 miesięcy i 22 dni, przez co stał się najmłodszym piłkarzem Bayernu. W styczniu 2009 roku został wypożyczony na 18 miesięcy do Bayeru 04 Leverkusen[1]. Wrócił do Monachium i był podstawowym zawodnikiem Bayernu. Zagrał w przegranym w karnych finale Ligi Mistrzów 2012.
Kroos grał także w reprezentacji Niemiec U-17, a 5 września 2008 zadebiutował w kadrze U-21, w meczu eliminacyjnym Mistrzostw Europy z Irlandią Północną, strzelając gola i zaliczając asystę. Został uznany najlepszym piłkarzem Mistrzostw Świata U-17 rozgrywanych w 2007 w Korei Płd., w których zdobył 5 bramek w 6 meczach[1].
Następnie zadebiutował w pierwszej reprezentacji. W 2010 roku zdobył brązowy medal na Mistrzostwach Świata 2010.
W czerwcu 2015 poślubił Jessicę Faber. Mają syna – Leona (ur. 14 sierpnia 2013) oraz córkę Amelie (ur. 20 lipca 2016). Ma młodszego brata Felixa Kroosa.