Тодор Стоянов Бурмов е роден на 2 януари 1834 г. в Нова махала, Габровско. Учи в Киевското духовно училище, Киевската духовна семинария и Киевската духовна академия, след което се връща в българските земи и работи като учител. В Габрово защитава по-съвременно обучение и настоява училището да подготвя учениците за новия обществен живот.

Преди да влезе в държавното управление, Бурмов е активен публицист на Възраждането. Редактира „Съветник“ и „Български книжици“, а през 1867 г. публикува брошурата „Братско обяснение на българин към братята му българи“. В нея защитава църковната самостоятелност и развитието на просветата. Кореспондира и с руски вестници, като представя положението на българите и необходимостта от независима българска църковна организация. Този труд е част от по-широката борба, довела до учредяването на Българската екзархия.

По време на Руско-турската война Бурмов работи в екипа на княз Владимир Черкаски. След Освобождението е назначен за вицегубернатор на Пловдив, а през 1879 г. става първият губернатор на София. Същата година княз Александър Батенберг му възлага да състави първото българско правителство. Бурмов оглавява кабинета, поема Министерството на вътрешните работи и за кратко управлява Министерството на народното просвещение.

След краткия премиерски мандат той продължава да участва в обществения и политическия живот. Избран е за народен представител, член е на Висшия касационен съд и на Държавния съвет. Два пъти поема Министерството на финансите – през 1883 г. в кабинета на генерал Леонид Соболев и през 1886 г. за кратко във второто правителство на митрополит Климент.

След оттеглянето си от активната политика Бурмов се връща към книжовната работа. През 1902 г. издава „Българо-гръцката църковна разпра“ – труд, свързан с темата, около която е преминала значителна част от обществения му живот. Той е и действителен член на Българското книжовно дружество. Тодор Бурмов умира на 25 октомври 1906 г. по стар стил, или на 7 ноември по нов стил, и е погребан в София. След него остават краткият мандат на първия български премиер и десетилетия работа за училището, църковната независимост, публицистиката и изграждането на институциите на свободна България.