Tilo Schmalenberg studierte an der Leipziger Musikhochschule „Felix Mendelssohn Bartholdy“ die Fächer Dirigieren, Komposition und Klavier und war anschließend 1. Kapellmeister am Musiktheater Görlitz. 1993 erhielt er das „Ferenc-Fricsay-Stipendium“. 1994 war er Assistent bei Rafael Frübeck de Burgos und Finalist des 1. Dirigentenwettbewerbs der Europäischen Union in Rom.
Im Lehrauftrag der UdK Berlin leitete er von 1997 bis 2016 das Orchester des Musikgymnasiums „Carl Philipp Emanuel Bach” und von 2001 bis 2011, als Lehrbeauftragter der Dresdner Musikhochschule, das Junge Sinfonieorchester Dresden. 1996 begann er seine Unterrichtstätigkeit an der Musikschule „Béla Bartók” und leitet dort seit mittlerweile mehr als zwanzig erfolg- und erlebnisreichen Jahren das Kammerorchester Weißensee. Seit Sommer 2021 ist er auch Leiter des Standorts Weißensee der Musikschule Béla Bartók.