Tolga Örnek Robert Koleji'nde eğitim gördü. Daha sonra İstanbul Teknik Üniversitesi Metalürji ve Malzeme Mühendisliği'nde devam etti. Amerika'da University of Florida'da malzeme bilimi üzerine yüksek lisans yaptı. American University Sinema Bölümü'nde yüksek lisans yaptıktan sonra da yönetmenliğe adım attı. Bundan 2 yıl sonra Türkiye’ye dönerek "Ekip Film" bünyesinde çalışmaya başlayan Örnek, "Atatürk Belgeseli", "Fenerbahçe Spor Kulübü Belgeseli", "Tanrıların Tahtı Nemrut" ve "Hititler" adlı 4 adet belgesele imza attı. T.C. Deniz Kuvvetleri Eski Komutanı Özden Örnek'in oğlu olan Tolga Örnek, "Gelibolu" adlı belgesele de imza attıktan sonra "Devrim Arabaları", "Kaybedenler Kulübü", "Labirent", "Senin Hikayen" ve "Sen Benim Herşeyimsin" adlı sinema filmlerini yönetti.