Гармоническая структура песни построена на звучании индийской музыки, и основана на органном пункте C. Песня построена на одном аккорде, но в её структуре присутствует также дополнительный аккорд из более высокой тональности, который изменяется. Таким образом, если песня звучит в тональности до-мажор, то он переходит в си-бемоль мажор. В песне возникает цепная структура повтора, которая встречается в архаических образцах песенного фольклора (А1 А2 А3 и т. д.). Она базируется на модальности, здесь используется миксолидийский лад, столь любимый «Beatles». Кроме того, прием обратной записи с деформацией натуральных естественных звучаний, включение индийских инструментов (ситара и табла), а также бурдон в басу и тотальное остинато — всё это создаёт привкус ирреальности, глубокого погружения в психоделический транс.

На основном кольце, использованном при записи, были записаны крики и смех Пола Маккартни, записанными в обратном направлении, многократно искаженные и наложенные друг на друга. Заряженное в магнитофон кольцо монотонно повторяло один и тот же звук, ставший идеальным сопровождением для песни-мантры. Идею использовать кольца Пол почерпнул из произведения Карлхайнца Штокхаузен «Gesang der Jünglinge» (нем. «Песни юношей») в жанре musique concrète — конкретной музыки. По просьбе музыкантов в песне был также использован редкий метод искусственного дабл-трекинга (ADT), при котором по словам Джорджа Мартина «звуковая копия запускается с небольшим запозданием или опережением, в результате чего создаётся эффект двойного звучания».

Пол предложил вариант инструментального сопровождения песни, принеся в студию кольца магнитофонной плёнки, на которых были записаны различные звуки:

• Оркестровый аккорд си-бемоль мажор
• Звуки флейты и скрипок, извлечённые при помощи меллотрона
• Искажённую электронными средствами партию гитары, напоминающую звук ситара
• Одно из позднейших наложений на песню было сделано при помощи пленок оставшихся от записи сольной партии гитары для песни «Taxman». Соло было обрезано, перевёрнуто в обратном направлении и замедленно на пол тона.

Кавер-версии

Песня неоднократно перепевалась многими исполнителями, к примеру:

• Филом Коллинзом на альбоме 1981 года — Face Value.
• группой «Monsoon» на альбоме «Third Eye» (1983).
• группой «The Mission» на альбоме «The First Chapter» (1987).
• Юкихиро Такахаси на альбоме «Ego» (1988).
• Даниэлл Дэкс на альбоме «Blast the Human Flower» (1990).
• группой «Trouble» на альбоме «Plastic Green Head» (1995)
• Майклом Хедджесом на альбоме «Oracle» (1996).
• группой «Our Lady Peace» на саундтреке к фильму «Колдовство».
• группой «The Helio Sequence» на альбоме «Com Plex» (2000).
• группой «Oasis» (инструментальное вступление к песне 'Cigarettes & Alcohol')
• группа «Archive» исполнили кавер-версию песни во время их «живого» выступления во Франции в 2002 году.
• группой «Living Colour» на альбоме «Collideøscope» (2003).
• Джуниором Паркером (эта версия вошла в саундтрек к фильму «Дитя человеческое».
• группой «The Chameleons» на альбоме «Strange Times».
• Джед Фэир и Даниэль Джонстон на альбоме «It's Spooky».
• Дэвидом Ли Ротом на альбоме «Diamond Dave».
• Джими Хендриксом на концертном альбоме «Bleeding Heart», исполнившему песню вместе с Джимом Моррисоном.
• группой «801» на концертном альбоме «801 Live».
• группой «The Grateful Dead» на концертном альбоме «Dick’s Picks Vol. 27».
• группа «Gov't mule» часто исполняют инструментальную версию «Tomorrow Never Knows».
• группой «Cowboy Mouth» на альбоме «Uh-Oh».
• группой «Los Lobos» — «El Cancionero: Mas Y Mas».
• Педро Аснаром на «Mudras» (2003).
• группой «TNH» на альбоме «New Beatles Covers» (2008).
• Alison Mosshart и Carla Azar на альбоме «Sucker Punch» в 2011 году.

В записи участвовали

• Джон Леннон — ведущий дублированный вокал, орган Хаммонда, бубен и магнитофонные ленты.
• Пол Маккартни — бас-гитара, барабаны, гитарный ревербератор и магнитофонные ленты.
• Джордж Харрисон — ситар, тамбура, гитарный ревербератор и магнитофонные ленты.
• Ринго Старр — барабаны и магнитофонные ленты.
• Джордж Мартин — расстроенное фортепиано и магнитофонные ленты.

Интересные факты о песне

• Леннон хотел, чтобы вторую половину песни пели Далай-лама с тысячью тибетских монахов на горной вершине, но техническое осуществление этой идеи было немного проблематичным, поэтому Джону пришлось петь самому.
• Разные авторы указывают на разные варианты первоначального названия песни. В книге Питера Брауна «Любовь, которую ты отдаёшь» это «The Void», а в исследованиях Марка Льюисона (и Боба Спитца) — «Mark I».
• The Beatles продолжили похожие эксперименты со звучанием в работе над композицией «Carnival of Light».
• «Tomorrow Never Knows» станет первой студийной записью The Beatles, которая прозвучит в телесериале. За её использование создатели сериала «Безумцы» выплатили 250 тысяч долларов.