Den walesiska poplegenden anklagade BBC för "sub-standard beteende" när den släppte honom från tävlingen förra året.
Men ITV har köpt rättigheterna att sända programmet från 2017 och har nu bjudit tillbaka honom.
Han kommer att förenas i de stora röda stolarna av sedan länge domare Will.i.am, Oscar-vinnande skådespelerska och sångare Jennifer Hudson och rockstjärnan Gavin Rossdale.
Sir Tom sade: " Jag hade en del fantastiska stunder i showen och jag kan inte vänta med att igen upptäcka och hjälpa någon helt ny talang. Och naturligtvis vara tillbaka med min kompis Will.i.am."
76-åringen framträdde som domare i de fyra första serierna men var inte inblandad i den senaste körningen.
Förra året sade han att han var besviken BBC chefer berättade för honom "utan samråd eller samtal av något slag" att han inte skulle återvända.
Sir Tom är känd för träffar inklusive It's Not Unusual, Green Green Grass of Home, Delilah och Sex Bomb.
Jennifer Hudson, som medverkade på American Idol 2004, vann en Oscar för bästa stödjande skådespelerska för Dreamgirls 2007 och en Grammy Award 2009.
Hon sa: "Jag kunde inte vara mer exalterad att gå med i den fantastiska panelen av tränare på The Voice UK."
Rossdale är frontman för rockbandet Bush, före detta make till sångaren Gwen Stefani och pappa till modell och Strictly Come Dancing tävlande Daisy Lowe.
Han sa att han var "så glad att vara med i The Voice UK" efter att ha varit gäst på den amerikanska versionen av serien för två år sedan.
Han tillade: "Jag har alltid varit oerhört stolt över att få hissa flaggan för brittisk rockmusik och jag längtar efter att få vara med i denna otroliga panel och hjälpa till att upptäcka några nya talanger."
ITV Network chef för underhållning Siobhan Greene sade att hon var "absolut skuffed till bitar med line-up".
Hon fortsatte: "Alla fyra tränare är globala artister i musikbranschen och är på toppen av sitt spel."
Följ oss på Twitter @BBCNewsEnts, på Instagram, eller om du har ett storyförslag e-postunderhållning.news@bbc.co.uk.
Sir Tom Jones är att återvända som en av domarna på talangshowen The Voice UK när den flyttar till ITV nästa år.