Geboren Bochum, erhielt Tobias Gravenhorst seine schulische Ausbildung in Siegen, wo er nach dem Besuch des Evangelischen Gymnasiums Siegen-Weidenau 1981 das Abitur ablegte.

Seine musikalische Ausbildung begann ab 1970 mit Klavierunterricht, gefolgt von Orgelunterricht ab 1976. Erste Konzerterfahrungen sammelte er ab 1978, zudem wirkte er früh bei Rundfunk- und Schallplattenaufnahmen mit.

Nach einem studium generale am Leibniz Kolleg in Tübingen studierte er von 1982 bis 1986 Kirchenmusik an der Hochschule für Musik und Bildende Kunst in Frankfurt am Main. Das Studium schloss er mit dem A-Examen ab. Parallel dazu war er von 1982 bis 1987 als nebenamtlicher Kirchenmusiker an der Dietrich-Bonhoeffer-Kirche in Frankfurt tätig.

Seine künstlerische Ausbildung vertiefte er von 1987 bis 1991 im Orgel-Solostudium an der Musikakademie der Stadt Basel, das er mit dem Solistendiplom abschloss. Gleichzeitig übernahm er ab 1987 eine nebenamtliche Kirchenmusikerstelle an der Christuskirche in Bad Krozingen und engagierte sich in der Laienarbeit.

Von 1987 bis 1994 studierte er zudem Geschichte und Musikwissenschaft an der Universität Freiburg im Breisgau. Dort promovierte er bei Prof. Dr. Hermann Danuser mit einer Arbeit zum Thema „Proportion und Allegorie in der Musik des Hochbarock“. In den Jahren 1991 bis 1994 leitete er außerdem den Kammerchor Staufen (Breisgau).

Seit 1994 wirkte Gravenhorst als Kantor an St. Michaelis in Lüneburg und war zugleich Kreiskantor für den Kirchenkreis Lüneburg sowie Leiter des Ausbildungskurses für Kirchenmusik (C-Kurs). Seit 2008 ist er Kantor am St. Petri Dom in Bremen.

Eine rege internationale Konzerttätigkeit als Organist und Chorleiter sowie zahlreiche Radio- und CD-Aufnahmen runden sein künstlerisches Profil ab.