In der Regular Season der Saison 2007 warf er Pässe für 4.211 Yards, und seine 36 Touchdowns wurden nur durch den neuen NFL Rekord von Tom Brady (50) übertroffen. Romo stellte 2007 mehrere Klubrekorde auf, wie z.B. für die meisten Passing Yards, Touchdowns und vollständige Pässe, und wurde zum zweiten Mal in den Pro Bowl gewählt. Unter Romos Führung erreichten die Cowboys als bestes Team der NFC (13:3-Bilanz) die Play-offs. Jedoch verloren sie gegen den Erzrivalen New York Giants 21:17. Die Dallas Cowboys banden Tony Romo während der Saison mit einem 6-Jahresvertrag im Wert von 67,5 Millionen US-Dollar langfristig an das Team. Im Jahr 2009 gelang ihm mit seiner Mannschaft erneut der Einzug in die Play-offs.