Thomas on varsinaiselta ammatiltaan insinööri ja hän ennätti valmistua Adelaiden yliopistosta ennen maastamuuttoaan. Hänet otettiin NASA:n astronautiksi vuoden koulutuksen jälkeen elokuussa 1993.
Thomas suoritti ensimmäisen avaruuslentonsa Endeavourilla toukokuussa 1996. Lentoja on tähän mennessä kertynyt neljä.
