Tonio Henkel wurde in Freiburg im Breisgau geboren und begann im Alter von fünf Jahren, Violoncello zu spielen. Seinen ersten Unterricht bekam er von seiner Mutter, Bratschistin und studierte mit 15 Jahren in der Klasse seines Vaters an der Freiburger Musikhochschule. Mit 17 Jahren ging Tonio Henkel in die USA, wo er zunächst bei dem Vermeer Quartett an der Northern Illinois University in DeKalb studierte. Er wechselte ein Jahr später an die Indiana University nach Bloomington, um bei Janos Starker zu studieren. Nach drei Jahren erhielt er sein Diplom und kehrte nach Deutschland zurück. Von 1998 bis 2003 setzte er seine Studien an der Hochschule für Musik und Darstellende Kunst in Frankfurt am Main fort, wo er bei Daniel Graf Unterricht nahm. 2003 machte er seinen Abschluss mit Auszeichnung.

Tonio Henkel ist Preisträger verschiedener Solo- und Kammermusik-Wettbewerbe und wirkte bei mehreren Rundfunk- und CD- Einspielungen mit, darunter in einer von Fachzeitschriften wie »The Strad Magazine« und »Fono Forum« hochgelobten Duo-CD-Einspielung mit seiner Schwester. Seine besondere Leidenschaft gilt der Kammermusik, die ihn seit frühester Kindheit begleitet. In verschiedenen Ensembles konzertierte er regelmäßig im In- und Ausland und sammelte wichtige Erfahrungen mit Musikern wie Menahem Pressler, Shmuel Ashkenasi, Tabea Zimmermann, Leonard Hokanson und György Sebok.
Tonio Henkel ist seit 2004 Mitglied der Staatskapelle Berlin.