Томас Улф е роден на 3 октомври 1900 г. в Ашвил, Северна Каролина, САЩ, в семейството на Уилям Улф и Джулия Уестал. Баща му е каменоделец на надгробни плочи, а майка му е успешен брокер на недвижими имоти. Той е най-малкият от осемте братя и сестри в семейството.
На 15 години започва да учи в Университета на Северна Каролина в Чапъл Хил. Членува в Диалектичното и филантропно общество и във „Фи Капа Фи“. През 1919 г. се записва на курс по драматургия. Първата му пиеса „Завръщането на Бък Гавин“ е изпълнена от студентския театър. Редактор е на студентския вестник на университета и печели наградата „Уорт“ за философското си есе „Кризата в индустрията“. Завършва с бакалавърска степен през юни 1920 г.
През септември постъпва в Харвардския университет, където учи драматургия при Джордж Пиърс Бейкър. Там е изпълнена пиесата му „Планините“. През 1922 г. получава магистърска степен, но продължава да учи още една година с Бейкър. През февруари 1924 г. се мести в Ню Йорк и започва да преподава английска филология като инструктор в Нюйоркския университет – длъжност, която периодично заема в продължение на почти седем години.
В Ню Йорк не успява да реализира пиесите си, главно заради голямата им продължителност, и затова той се насочва към писането на разкази и романи. Към края на 1924 г. пътува до Англия, Франция, Италия и Швейцария, за да пише. На връщане в САЩ се среща със сценографката на Театралната гилдия Алин Бернщайн. Те имат бурна афера в продължение на 5 години, а тя му оказва силно влияние, насърчавайки и финансирайки го.
Той се завръща в Европа през лятото на 1926 г. и започва да пише ръкописа на първия си роман. Финалната версия на ръкописа му е редактирана от Максуел Перкинс, тъй като е бил прекалено дълъг, над 1100 страници и с по-експериментален стил. Първият му полуавтобиографичен роман „Погледни към дома, ангеле: История на един погребан живот“ е издаден през 1929 г. Той описва ранните си преживявания в Ашвил и хронифицира семейството, приятелите и гостите в пансиона на майка му, като променя имената им. Романът предизвиква брожение в Ашвил заради описаните над 200 тънко прикрити местни герои, включително на зле представени членове на семейството му. Затова Улф предпочита да остане далеч от Ашвил в продължение на осем години, като една от тях прекарва в Европа със стипендия Гугенхайм.
Вторият му роман „Of Time and the River“ (Времето и реката) е издаден през 1935 г. и е базиран на връзката му с Бернщайн. Той е част от втория му многотомен ръкопис, наречен „Scribner“, който отново е редактиран и съкратен от Перкинс, за да получи търговска реализация.
Улф прекара много време в Европа и е особено популярен и приет в Германия. През 1936 г. той е свидетел на инциденти на дискриминация срещу евреи, което го разстройва и променя мнението си за политическото развитие в страната. Връщайки се в САЩ, публикува разказа „I Have a Thing to Tell You“ (Имам нещо да ти кажа) въз основа на своите наблюдения. След публикуването му, германското правителство го обявява за персона нонграта и забранява публикуването на книгите му.
През 1937 г. е публикуван разказът му „Чикамауга“ – история на фона на едноименната битка по време на Гражданската война в САЩ.
През 1938 г., след като предава множество ръкописи на новия си редактор Едуард Асуел, започва обиколка на Западните Съединени щати и националните паркове там. През юли се разболява от пневмония в Сиатъл. След усложнения е диагностициран с милиарна туберкулоза, включително в мозъка. Преместен е в Балтимор, но лечението не е успешно.
Томас Улф умира на 15 септември 1938 г. в Балтимор.
Голяма част от произведенията му са издадени след смъртта му. В творчестното си е известен със смесването на оригинална, поетична и импресионистична проза с автобиографичен стил. Книгите му, написани и публикувани в периода между 20-те и 40-те години на 20. век, отразяват американската култура и нравите от този период, филтрирани през чувствителната и аналитична душа на писателя. Той остава важен писател в съвременната американска литература, като един от първите майстори на автобиографичната белетристика и се счита за най-известния писател на Северна Каролина.
В негова чест къщата му, в която е отраснал в Ашвил, е превърната в Мемориален музей през 1976 г.
Произведения
Самостоятелни романи
Look Homeward, Angel (1929) Погледни към дома, ангеле : История на погребания живот, изд. „Христо Ботев“ (1995), прев. Иванка Савова Погледни към дома, ангеле: История на един погребан живот, изд. „Екрие“ (2019), прев. Иванка Савова
Of Time and the River (1935)
посмъртно:
The Web and the Rock (1939) Паяжината и скалата, изд.: „Народна култура“, София (1985), прев. Теодора Москова
You Can't Go Home Again (1940)
The Good Child's River (1991)
The Web and the Root (2009)
Сборници
From Death to Morning (1935)
The Hills Beyond (1941)
A Stone, A Leaf, A Door (1945) – поезия
Разкази
I Have a Thing to Tell You (1936)
Chickamauga (1937)
Документалистика
The Story of a Novel (1936)
The Face of a Nation (1939)
Letters of Thomas Wolfe (1956) – с Елизабет Ноуел
Екранизации
1953 Of Time and the River – ТВ филм
1953 Of Time and the River, 2-ра част – ТВ филм
1961 Schau heimwärts, Engel – ТВ филм, по „Погледни към дома, ангеле“
1965 Willkommen in Altamont – ТВ филм
1966 Herrenhaus – ТВ филм
1972 Look Homeward, Angel – ТВ филм
1972 Erinnerung an einen Sommer in Berlin – ТВ документален филм „You Can't Go Home Again“
1979 Не можеш да се завърнеш отново у дома, You Can't Go Home Again – ТВ филм, по „You Can't Go Home Again“ – Лий Грант, Крис Сарандън, Хърд Хатфийлд
1989 Days in the Yellow Leaf – късометражен
Книги за Томас Улф
My Experiences with Thomas Wolfe (1951) – от Вардис Фишър
Thomas Wolfe and Maxwell Perkins (1951) – от Вардис Фишър
Thomas Wolfe as I Knew Him (1963) – от Вардис Фишър