После короткой карьеры в любительском футболе Томас Франк начал тренерскую карьеру. В 1990-е годы он тренировал детские команды в своём родном городе Фредериксверке. В 1998 году стал тренером детских команд в клубе «Видовре», в 2005 году — в клубе «Б-93», в 2006 году — в «Люнгбю»[1][2].
В 2012 году Франк был назначен главным тренером сборной Дании до 19 лет[6], но не сумел вывести сборную на чемпионат Европы 2013 года[7].
«Брондбю»
10 июня 2013 года Франк был назначен главным тренером датского клуба «Брондбю»[8]. В сезоне 2013/14 он занял с командой 4-е место, а в сезоне 2014/15 — 3-е место, что гарантировало команде участие в отборочных раундах Лиги Европы УЕФА.
9 марта 2016 года подал в отставку после того, как председатель «Брондбю» Ян Бек Андерсен подверг Франка критике на онлайн-форуме болельщиков клуба, используя аккаунт своего сына. На следующий день после критических сообщений на форуме стало известно, что под псевдонимом скрывался председатель клуба, после чего Франк решил подать в отставку[9][10].
«Брентфорд»
9 декабря 2016 года Томас Франк был назначен ассистентом главного тренера английского клуба «Брентфорд», выступавшего в Чемпионшипе[11]. Франк стал одним из двух ассистентов Дина Смита (другим стал Ричард О’Келли). 16 октября 2018 года, после ухода Дина Смита в «Астон Виллу», Франк был назначен главным тренером «Брентфорда»[12]. Он выиграл только один из десяти своих первых матчей в качестве главного тренера клуба[13], однако впоследствии результаты команды улучшились после перехода к схеме «3—4—3»[14]. По итогам сезона 2018/19 «Брентфорд» под его руководством занял 11-е место в Чемпионшипе и дошёл до пятого раунда Кубка Англии[13].
После неудачного начала сезона 2019/20 «Брентфорд» вновь изменил тактическую схему игры на «4—3—3»[15]. В январе 2020 года Франк подписал новый контракт с клубом до лета 2023 года[13]. После возобновления приостановленного сезона 2019/20 «Брентфорд» провёл весь июнь без поражений, после чего Томас Франк получил награду лучшего тренера месяца в Чемпионшипе и вывел «пчёл» в финал плей-офф Чемпионшипа[16], в котором «Брентфорд» уступил путёвку в Премьер-лигу другому лондонскому клубу, «Фулхэму»[17].
В следующем сезоне Франк стал обладателем награды лучшему тренера месяца в Чемпионшипе по итогам декабря[18]. Как и годом ранее, «Брентфорд» завершил сезон 2020/21 на третьем месте Чемпионшипа и вновь вышел в плей-офф турнира за право выхода в Премьер-лигу. На этот раз «пчёлы» выиграли в финале плей-офф, обыграв в нём «Суонси Сити»[19]. Франк стал вторым главным тренером в истории клуба, выведшим команду в высший дивизион английского чемпионата (после Гарри Кертиса в сезоне 1934/35)[20]. Также по итогам сезона 2020/21 Франк был признан лучшим тренером 2020 года в Дании по версии Датского футбольного союза[21].
