Томас Маршбърн завършва колежа Henderson High School, Атланта, Джорджия през 1978 г. През 1982 г. завършва колежа Davidson College в Северна Каролина с бакалавърска степен по физика. През 1984 г. става магистър по същата специалност в университета на щата Вирджиния. През 1989 г. завършва медицина в университета Wake Forest University, Уинстън-Сейлъм, Северна Каролина. През 1997 г. става магистър по спешна медицинска помощ в университета на Тексас. Владее перфектно писмено и говоримо руски език.
Служба в НАСА
Томас Маршбърн започва работа в Космическия център Линдън Джонсън, Хюстън, Тексас през ноември 1994 г. февруари 1996 до май 1997 г. преминава тренировъчен курс за полетни лекари в Звездното градче край Москва, Русия. Избран e избран за астронавт от НАСА на 6 май 2004 г., Астронавтска група №19. През февруари 2006 г. завършва общия курс на подготовка. Взема участие в два космически полета. През 2012 г. е включен в дублиращия екипаж на космическия кораб Союз ТМА-05М. Има в актива си четири космически разходки с обща продължителност 24 часа и 29 минути.
Полет
Томас Маршбърн лети в космоса като член на екипажа на две мисии:
