Акторську кар'єру розпочав у 30 років. У 1993 році закінчив Державну театральну школу Данії (Statens Teaterskole), після цього нетривалий час грав у різних театрах.[1] У 1994 році отримав першу роль в кіно, у фільмі «Нічна варта». Великим успіхом у кар'єрі Томсена стала головна роль у фільмі «Свято» (1998), роль Давидова у дев'ятнадцятому фільмі офіційної «Бондіани»«І цілого світу мало» (1999), а також роль у фільмі Яноша Саса «Опіум: Щоденник божевільної» (2007), де актор зіграв наркозалежного лікаря в клініці для психічнохворих, у якого стався трагічний роман з пацієнткою. Також він зіграв роль Горлакона у фільмі «Центуріон» (2010) і «Щось» (2011).