Beim NFL Draft 2011 wurde er in der 4. Runde als insgesamt 129. von den Denver Broncos ausgewählt. In seinen ersten beiden Saisons kam er aufgrund von Verletzungen nur sporadisch zum Einsatz und zeigte nur sehr mäßige Leistungen. Erst in der Saison 2013 gelang ihm der Durchbruch. Er erzielte bereits im Auftaktspiel gegen die Baltimore Ravens zwei Touchdowns[1] und hatte in der Folge maßgeblichen Anteil am Erreichen des Super Bowls XLVIII, in dem die Broncos sich allerdings den Seattle Seahawks geschlagen geben mussten. Thomas selbst wurde erstmals in den Pro Bowl gewählt, was ihm in der Saison 2014 erneut gelang.
Vor der Saison 2017 wurde er von den Jaguars zu den Miami Dolphins getauscht. Die Jaguars erhielten im Gegenzug einen Pick in der 7. Runde des NFL Drafts 2017.[3]
↑Dolphins Trade For Julius Thomas. Press Release. Miami Dolphins, 9. März 2017, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 12. März 2017; abgerufen am 18. Juni 2017 (englisch): „The Miami Dolphins today announced they have made a trade with the Jacksonville Jaguars for two-time Pro Bowl tight end. In return, the Dolphins will send the Jaguars their seventh-round pick (240th overall) in the 2017 NFL draft.“Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.miamidolphins.com
↑Bericht auf espn.com vom 25. August 2018, abgerufen am 16. Februar 2019.