Descrito pela revista “The Strad” como um músico de “autoridade e paixão, com um sentido de direção musical infalível, cheio de cor e sustentado por uma clara inteligência musical”, o violoncelista galês Thomas Carroll lançou a sua carreira quando ganhou o Young Concert Artists Trust, em Londres, e Young Concert Artists, em Nova Iorque, na sequência de muitos prémios em inúmeras competições internacionais. Desde então, deu recitais aclamados pela crítica no Wigmore Hall (Londres), Alice Tully Hall (Nova Iorque), Konzerthaus (Viena) e em Boston, Califórnia, Flórida e Washington DC, além de se apresentar em muitos locais e festivais importantes em toda a Europa, Ásia, África, Austrália e América.
Thomas foi aluno de Heinrich Schiff e Clemens Hagen, além de trabalhar regularmente com Steven Isserlis.
Como solista, Thomas apresentou-se com orquestras como a London Symphony Orchestra, Philharmonia Orchestra, Royal Scottish National Orchestra, BBC National Orchestra of Wales, London Mozart Players, Royal e London Philharmonic Orchestras, a Vienna Chamber Orchestra (dirigida por Heinrich Schiff), Orquestra de Câmara Inglesa, Filarmónica de Praga, Filarmónica de Sofia, Orquestra Sinfónica de Melbourne e Orquestra da Rádio da Baviera.
Muito requisitado como músico de câmara, Thomas trabalhou com o Belcea Quartet, Chilingirian Quartet, Endellion Quartet, Yehudi Menuhin, Ivry Gitlis, Gidon Kremer, Tasmin Little, Julian Rachlin, Janine Jansen, Nicola Benedetti, Christian Tetzlaff, Steven Isserlis, Mischa Maisky, YoYo Ma, Boris Pergamenschikow, Sir Antonio Pappano, Eugene Istomin, Ton Koopman, Emmanuel Pahud, Gervase de Peyer, Michael Collins, Emma Johnson, Sergei Leiferkus, Roderick Williams, Sir Thomas Allen, Dame Felicity Lott e Sir Willard White, entre outros. Ele também é membro do Trio Apaches, Salieca Trio e do London Conchord Ensemble.
Gravou mais de trinta CDs para editoras como Champs Hill Records, Orchid Classics, Decca, Naxos, Signum Classics e Paladino Music. A sua gravação para Orchid Classics de obras de Beethoven, Brahms e Schubert recebeu ampla aclamação da crítica - o Sunday Times descreveu-a como "arrebatadora, sumptuosa, intensa, inteligente e revigorante" e o Guardian escreveu que suas versões das peças eram "intensamente musicais, sem detalhes esquecidos e sem desafios esquivados… nem uma nota fora do lugar.” O CD foi premiado como Disco do Ano no site International Record Review, MusicWeb International.
Paralelamente à carreira de violoncelista, Thomas tem também grande atividade enquanto maestro e, desde a sua estreia na Filarmonia de Berlim, em 2006, passou a trabalhar com orquestras no Reino Unido e no estrangeiro. Recentemente, fez a sua estreia como maestro com a Hong Kong Philharmonic, London Philharmonic Orchestra, Philharmonia, Presidential Symphony Orchestra, da Turquia.
Desde abril de 2012, Thomas é Diretor Artístico da Orpheus Sinfonia, período em que realizou um ciclo completo de Beethoven e Brahms, gravou o primeiro CD da orquestra, agora disponível na Signum Classics, e trabalhou regularmente com solistas como Dame Felicity Lott, Tasmin Little, Jack Liebeck, Roderick Williams e Tamsin Waley-Cohen.
Thomas também é um convidado regular em muitos programas de rádio, apresentando e falando ao vivo na BBC, na qual ele apareceu muitas vezes por ano desde 2000, bem como em estações internacionais.
De 2004 a 2018, foi Professor de Violoncelo no Royal College of Music em Londres, bem como Professor Principal de Violoncelo na Yehudi Menuhin School.
Em 2018, Thomas Carroll foi nomeado Professor de Violoncelo na Escola Superior de Música de Colónia.