קוק עבד 12 שנים בהפצה וייצור ב-IBM, וב-1994 החל לעבוד באינטליג'נט אלקטרוניקס בתפקיד סמנכ"ל התפעול של מחלקת המחשבים. ב-1997 שימש קוק כסגן נשיא בחברת המחשבים קומפאק. לאחר חצי שנה בתפקיד עזב את קומפאק ובמרץ1998 הצטרף לאפל; ותפקד כסגן נשיא בכיר לתפעול בינלאומי.[3]
לאחר הצטרפותו של קוק לאפל, החלה החברה לפשט את קווי הייצור שלה באמצעות סגירת מפעלים ברחבי העולם והעברת חלק מהייצור למיקור חוץ. הודות לכך, החברה הצליחה לצמצם את המלאי המנופח שלה ולייעל את שרשרת האספקה שלה ובכך הגדילה משמעותית את רווחיה.[4]
ב-2000 קוק מונה לראש חטיבת המכירות הגלובליות של אפל, וב-2004 קודם לראש חטיבת מחשבי המק. ב-2007 קודם לתפקיד מנכ"ל התפעול (COO) באפל.[5]
ב-2004 כיהן קוק כמנכ"ל זמני למשך חודשיים, כשסטיב ג'ובס יצא לחופשת מחלה בשל מחלת סרטן הלבלב. ב-2009 שוב מילא קוק את מקומו של ג'ובס, שנטל חופשת מחלה בת חצי שנה בשל השתלת כבד. בינואר 2011 יצא ג'ובס לחופשת מחלה שלישית. באותה תקופה, קוק היה אחראי לניהול השוטף של החברה, והמנכ"ל ג'ובס קיבל את ההחלטות הגדולות.[6] ב-24 באוגוסט 2011 מונה קוק לתפקיד המנכ"ל בעקבות התפטרותו של ג'ובס,[7][8] וב-4 באוקטובר 2011 הציג את אייפון 4S. יום לאחר ההשקה, ב-5 באוקטובר 2011, נפטר המנכ"ל לשעבר סטיב ג'ובס.
קוק הוא חובב כושר גופני ובשעות הפנאי נהנה מטיפוס הרים, רכיבה על אופניים והליכה למכון כושר. באופן קבוע הוא מתחיל לשלוח הודעות אימייל ב-4:30 בבוקר ובעבר אף נהג לערוך ישיבות צוות טלפוניות ביום ראשון בלילה כדי להתכונן לשבוע הבא.[4]
ב-2010 נאם קוק בטקס חלוקת התארים באוניברסיטת אובורן. בנאום הדגיש את חשיבות האינטואיציה בבחירות הגדולות שעשה בחייו, והוסיף שהכנה ועבודה קשה הם הכרחיים ונלווים לאותה אינטואיציה.[10]
ב-2011 הופיע קוק במקום הראשון ברשימת ה-Power 50 השנתית של מגזין אאוט - רשימת 50 אנשי הלהט"ב המשפיעים ביותר.
ב-29 באוקטובר2014 יצא קוק מהארון, והצהיר רשמית כי הוא הומוסקסואל בכתבה למגזין ביזנסוויק: "אני גאה להיות הומו, ואני רואה בלהיות הומו את אחת המתנות הגדולות ביותר שאלוהים נתן לי."[11]