Thomas Jolly est né le 1er février 1982 à Rouen. Il commence le théâtre en 1993 dans la compagnie de Théâtre d’enfants dirigée par Nathalie Barrabé, puis entre au lycée Jeanne-d ‘Arc en classe théâtre ettravaille sous la direction des comédiens du Théâtre des Deux Rives Centre dramatique régional de Haute-Normandie. De 1999 à 2003, parallèlement à une licence d'études théâtrales, il crée une compagnie étudiante et intègre en 2001 la formation professionnelle de l'ACTEA où il travaille avec Olivier Lopez, Sophie Quesnon, René Pareja...

En 2003, il entre à l'École supérieure d’art dramatique du Théâtre national de Bretagne à Rennes dirigée par Stanislas Nordey et travaille sous la direction de Jean- François Sivadier, Claude Régy, Bruno Meyssat, Marie Vayssière.

En 2005, il joue dans Splendid's de Jean Genet, mis en scène par Cédric Gourmelon et en 2006, sous la direction de Stanislas Nordey, Peanuts de Fausto Paravidino. À l’issue de sa formation, il fonde La Piccola Familia avec une partie des comédiens de ses années d’apprentissage. Il met en scène Arlequin poli par l’amour de Marivaux en 2006, Toâ de Sacha Guitry en 2009 (Prix du public, Festival Impatience, Odéon- Théâtre de l’Europe,) et Piscine (pas d’eau) de Mark Ravenhill présenté au Festival Mettre en Scène en 2011 à Rennes.

Parallèlement aux créations de la compagnie il répond à plusieurs commandes du Trident - Scène nationale de Cherbourg-Octeville et crée Une Nuit chez les Ravalet (spectacle déambulatoire avec La Piccola Familia), Pontormo en 2008 et Musica Poetica en 2011 (deux spectacles-concerts avec l’ensemble baroque Les Cyclopes).

À partir de 2010, il travaille sur la pièce Henry VI de William Shakespeare, un spectacle fleuve de dix-huit heures dont il créé les deux premiers épisodes en 2012 au Trident - Scène nationale de Cherbourg-Octeville puis le troisième au Théâtre national de Bretagne à Rennes (Festival Mettre en Scène) en 2013, année durant laquelle Thomas Jolly met en scène Box Office, un texte du jeune auteur Damien Gabriac.

C'est en juillet 2014 qu'il créé le quatrième et dernier épisode d'Henry VI : l’intégralité du spectacle est donnée lors de la 68ème édition du Festival d'Avignon. En 2015, il entreprend la création de Richard III, concluant ainsi cette tétralogie shakespearienne. Il conçoit en parallèle de ce spectacle l'installation interactive R3m3. Cette même année, il reçoit le Prix Jean-Jacques Gautier – SACD et le Molière 2015 de la mise en scène d'un spectacle de Théâtre Public pour Henry VI.

En parallèle de ses créations, Thomas Jolly intervient auprès des VIIème et VIIIème promotions de l’École supérieure d’art dramatique du Théâtre national de Bretagne à Rennes.

En octobre 2014, il met en scène une version russe d’Arlequin poli par l’amour de Marivaux avec les acteurs du Gogol Center de Moscou. En 2016, il met en scène Le Radeau de la Méduse de Georg Kaiser avec les élèves de l'École supérieure d'art dramatique de Strasbourg et à l'occasion de la 70e édition du Festival d'Avignon, présente avec La Piccola Familia Le Ciel, la Nuit et la Pierre glorieuse, un feuilleton théâtral en plein air retraçant l'histoire du Festival en 16 épisodes et conçoit avec l'auteur Damien Gabriac Les Chroniques du Festival d'Avignon, programme court diffusé sur France Télévisions en juillet 2016. Cette même année, il signe la mise en scène de deux opéras : Eliogabalo de Cavalli à l'Opéra Garnier, et Fantasio d'Offenbach à l'Opéra Comique. En 2018, il crée Thyeste de Senèque. C’est avec ce spectacle qu’il ouvre la 72ème édition du Festival d’Avignon dans la Cour d’honneur du Palais des papes. Cette même année il crée la mini-série télévisée Le Théâââtre.

Thomas Jolly est artiste associé du Théâtre national de Strasbourg depuis juillet 2016 et au Grand T - théâtre de Loire-Atlantique depuis 2018.