Thomas Gibson s-a nascut la 3 iulie 1962 in Charleston, Carolina de Sud, SUA, sub numele de Thomas Gibson Ellis. Thomas intra in lumea artistica de mic copil, la varsta de zece ani debuteaza in productii de teatru la teatrul pentru copii. Studiile si le-a efectuat la Colegiul din Charleston, castiga o bursa si ajunge la scoala de prestigiu Julliard School de la New York, studiaza si absolveaza in Arte Plastice, ca apoi in 1985 incepe o etapa profesionala in teatru.
In lumea televiziunii debuteaza in 1987 intr-un episod al serialului "Leg Work", in 1988 apare in "Lincoln, in 1990 in "The Kennedys of Massachusetts", iar in 1992 devine cunoscut cu rolul din "Far and Away", unde il interpreteaza pe Stephen Chase, unde joaca alaturi de Tom Cruise si Nicole Kidman si tot alaturi de cei doi actori mai apare in 1999 in filmul "Eyes Wide Shut", unde il interpreteaza pe Carl Thomas.
In 1993 apare in "Tales of the City", in "The Age of Innocence", in "Love & Human Remains", iar in 1994 apare in "Barcelona", "Men of War" si in "Sleep With Me". Din 1994 pana in 1998 in rolul doctorului Daniel Nyland apare in serialul de succes "Chicago Hope", rol ce ii aduce nominalizare la Screen Actors Guild Awards, iar din 1997 pana in 2002 apare in serialul "Dharma & Greg", unde il interpreteaza pe Greg Montgomery, rol ce ii aduce doua nominalizari la Golden Globes in 1999 si 2000, si tot in 2000, cu acelasi rol, inca o nominalizare la Satellite Awards.
Thomas a continuat sa apara in mai multe filme de televiziune precum "Evil Never Dies", "In from the Night", "Brush with fate", "Jack the Dog, etc, iar in 2005 cunoaste faima cu rolul agentului special FBI, Aaron "Hotch" Hotchner, in serialul de succes "Criminal Minds". Thomas este pasionat de golf, fiind un bun jucator, este casatorit cu Christine Gibson din 1993 cu care are trei copii, doi baietii si o fetita si locuiesc impreuna in San Antonio, Texas.