Rođen je u Edinburghu, gdje je odrastao u bogatoj obitelji - roditelji mu rade u bankarskoj industriji. Unatoč tome, uvijek je bio umjetnički nastrojen pa je završio akademiju za izvedbene umjetnosti. Najviše ga je zanimao mjuzikl pa Thomas nije samo talentirani glumac, nego je i obrazovani pjevač, plesač i izvođač.
Nakon što je završio akademiju, radio je na predstavama u sklopu poznatog festivala Edinburgh Fringe i u slobodno vrijeme konobario, a zatim je dobio prvu veliku priliku - ulogu u Disneyjevoj fantastičnoj seriji za djecu i mlade, "The Lodge".
Bio je to veliki uspjeh, serija se prikazivala u 108 zemalja svijeta, a Doherty je postao teen zvijezda. Iduća veća uloga bila je u filmu "The Descendants 2", fantasy mjuziklu za tinejdžere.
"Na Disney filmove gledam kao na pripravništvo koje sam odradio. To je izvrsna platforma na kojoj si eksponiran širokoj publici, a dobiješ i veliku bazu mlađih fanova. Nadam se da će me oni pratiti i dalje, kako odrastaju. Ponekad čak podcjenjujem koliko su obožavatelji utjecajni, ali svjestan sam njihove podrške", rekao je Doherty.
Trenutno ga na Hulu streaming servisu možemo gledati u seriji "High Fidelity", gdje se našao u nešto ozbiljnijoj ulozi uz Zoë Kravitz. Radi se o novoj verziji romana Nicka Hornbyja, na temelju kojeg je 2000. snimljen film s Johnom Cusackom. U novoj verziji, glavna je uloga ženska, a u intervjuima koje je dao promovirajući seriju, vidi se da je Doherty - djevojke, samo polako - feminist.
"Filmovi mogu biti jako sladunjavi, prepuni romantičnih klišeja. Prikazuju patrijarhalne društvene uloge u kojima je žena uvijek beznadno romantična, a muškarac je pravi muževni klišej. Ali, gdje je u tome stvarnost? Živimo u 2020. Mislim da je izvrsno što se društvene norme propituju, a likovi u ovoj seriji upravo su na tom tragu", rekao je glumac.
Već više od tri godine u sretnoj je vezi s kolegicom Dove Cameron, koju je upoznao na snimanju filma "The Descendants 2".
"Uz partnericu koja me stalno potiče puno sam odrastao. Otvorila mi je oči u nekim stvarima, primjerice shvatio sam koliko neravnopravnosti postoji među muškarcima i ženama. I ne govorim samo o razlici u plaćama nego i o društvenim represijama koje doživljavaju žene danas", izjavio je.
Primijetili su ga i na HBO-u pa su mu ponudili ulogu u rebootu "Tračerice". Snimanje je počelo, a uz Dohertyja glume još Tavi Gavinson, Adam Chanler-Berat, Zion Moreno, Emily Alyn Lind, Whitney Peak, Eli Brown, Johnathan Fernandez i Jason Gotay.
Inače, 24-godišnjak ima "šest ili sedam" tetovaža koje obožava i najradije bi pokrio cijelo tijelo crtežima, ali ne smije zbog posla. Jedna od najdražih mu je natpis "Momento mori" na ruci, koja ga podsjeća da treba iskoristiti svaku priliku koju dobije u životu jer je sve prolazno.