Уроженец Тюбингена, расположенного неподалеку от Штутгарта, получил образование в Германии. Тренируясь в «Шальке-04», куда он перешел в 2012 году, он провел более сотни матчей за молодежные команды и в качестве капитана выиграл чемпионат Германии U19 в 2015 году. Универсальный игрок, способный играть на всех позициях в обороне, Тило Керер стал неотъемлемой частью команды «Шальке». Будучи замененным в защите на трех игроков в сезоне 2017-2018, он вместе с Брилом Эмболо внес большой вклад в то, что в этом сезоне клуб занял второе место в Бундеслиге. Благодаря своим удачным выступлениям за Рейн Тило Керер привлек внимание «Пари Сен-Жермен», который взял его в 2018 году под руководство Томаса Тухеля. В составе «Парижа» 1,86-метровый защитник открыл для себя Лигу чемпионов. В общей сложности он принял участие примерно в двадцати европейских матчах. В составе столичного клуба Тило Керер провел 128 матчей и трижды выиграл чемпионат Лиги 1 (2019, 2020 и 2022), дважды Кубок Франции (2020 и 2021), один раз Кубок лиги (2020) и Трофей чемпионов в 2019 году. После четырех лет, проведенных в парижском клубе, летом 2022 года он перешел в «Вест Хэм», выступающий в Премьер-лиге. Тило Керер принял участие в историческом сезоне «молотков», выиграв Лигу Европы УЕФА за счет «Фиорентины». Защитник провел 27 матчей за сборную Германии и был включен в состав сборной Германии на чемпионат мира 2022 года в Катаре. Перейдя в аренду в «Монако» из английского клуба в зимнем меркато 2023-2024 годов, немец провел за «красно-белых» 18 матчей и решил продолжить свое приключение в княжестве до 2028 года. В конце сезона 2024-2025 он провел 40 матчей, забив 5 голов и отдав 1 ассист.