Nato a Charleston, nel Sud Carolina, Thomas Gibson ha recitato in teatro sin da piccolo in ruoli come il Principe azzurro e il Cappellaio Matto, prima di entrare alla prestigiosa Julliard con una borsa di studio. Debutta sul piccolo schermo con la soap opera Sentieri. Oltre al ruolo di Greg nella sitcom di successo Dharma e Greg, per il quale ha ricevuto una nomination come migliore attore in una comedy ai Golden Globe, e all'interpretazione dell'agente speciale Hotch in Criminal Minds, il suo curriculum include Cuori Ribelli, Eyes Wide Shut di Stanley Kubrick con Nicole Kidman e Tom Cruise, L`età dell'innocenza di Martin Scorsese, Barcelona e Man of War. In televisione ha partecipato inoltre alla miniserie The Lost Empire e ha impersonato il Dr. Daniel Nyland per tre stagioni della serie Chicago Hope. L'attore è sposato con Cristina Gibson da molti anni, ha quattro figli e vive in Texas.