Thomas Langhoff wurde als Sohn des deutschen Regisseurs Wolfgang Langhoff und seiner Frau Renate während deren Zeit im Exil in der Schweiz geboren. Nach dem Zweiten Weltkrieg kehrte die Familie nach Deutschland zurück, seit 1946 lebte Thomas Langhoff in Berlin. Nach dem Abitur an der Paul-Oestreich-Schule in Berlin-Weißensee (heute Primo-Levi-Gymnasium) wurde Langhoff zunächst Schauspieler. Er studierte bis 1960 an der Theaterhochschule Leipzig. Als Schauspieler war er nach Engagements am Kreistheater Borna und am Theater der Stadt Brandenburg/Havel zwischen 1963 und 1971 am Hans Otto Theater in Potsdam engagiert und ging danach zum DDR-Fernsehen. 1977 inszenierte er „Einsame Menschen“ am Maxim-Gorki-Theater in Berlin, wo er fortan zu einem der wichtigsten Regisseure des deutschsprachigen Theaters wurde.
Seit 1980 arbeitete Langhoff an allen wichtigen deutschsprachigen Bühnen, auch im Westen. Nach der Wende in der DDR und der Wiedervereinigung wurde er 1991 Intendant des Deutschen Theaters in Berlin, das bereits nach der ersten Saison unter seiner Leitung zum Theater des Jahres gewählt wurde. Langhoff blieb Intendant bis zum Auslaufen seines Vertrages 2001. Als er 1999 den Berliner Kultursenator Peter Radunski ultimativ zu einer Aussage aufgefordert hatte, ob sein Vertrag verlängert würde, gab Radunski ihm eine Absage.[1] In den zehn Jahren seiner Intendanz gab Langhoff unter anderem dem jungen deutschen Theater einen Platz in der so genannten Baracke. Thomas Ostermeier durfte sich hier ausprobieren und wechselte von der Baracke direkt in die Leitung der Berliner Schaubühne am Lehniner Platz.