Thomas Trabacchi nasce a Milano il 5 settembre 1965. Diventato orfano di padre a soli dieci anni, intristito dalla sua vita, comincia a fare tutto quello che gli adolescenti con problemi fanno a quell'età in una città come Milano. L'uso degli stupefacenti, per fortuna, dura poco. A diciassette anni lascia la scuola, ma a diciotto è costretto a prestare servizio militare obbligatorio. Su consiglio della sorella Simona (che aveva studiato danza classica alla Scala), una volta tornato a Milano, si iscrive al Laboratorio teatrale di Vittorio Gassman a Firenze. La prova di ammissione va bene. Trabacchi porta un testo di Alfieri e Gassman rimane colpito: «Hai temperamento», dice «Ti prendo, ma quando parli non si capisce un cazzo!». Ultimato il laboratorio, si trasferisce a Roma, dove si divide fra teatro e piccolo schermo. Partecipa a un episodio di Linda e il brigadiere con Nino Manfredi e Claudia Koll e di Tequila & Bonetti con Kaspar Capparoni. La televisione sarà sempre una grande risorsa di ruoli per Trabacchi (Don Matteo, Doppio agguato, La fuga degli innocenti, Distretto di polizia, Attacco allo stato, Liberi di giocare, Alì Babà e i 40 ladroni, L'amore e la guerra, Exodus, Rino Gaetano - Ma il cielo è sempre più blu, Quo Vadis, Baby?, Crimini, C'era una volta la città dei matti..., Gli ultimi del Paradiso), trovando anche parti importanti in serial come Le ragioni del cuore (2002) di Anna Di Francisca, Luca Manfredi e Alberto Simone con Irene Ferri, Sabrina Impacciatore e Stefano Accorsi; Maria Josè - L'ultima regina (2002) di Carlo Lizzani con Barbora Bobulova; Medicina Generale (2009-2010) con Fabrizia Sacchi, Robert Citran e Nicole Grimaudo, nel ruolo del medico sciupafemmine Elia Lorenzi.

I primi film
Risale invece al 2000 il suo primo film. Si tratta di Christie Malry's Own Double-Entry di Paul Tickell. Ma il suo primo film italiano è invece Giorni (2001) di Laura Muscardin, dove Trabacchi recita il ruolo di Claudio, un omosessuale sieropositivo.

I film con D'Alatri
Un altro importante incontro per la sua carriera è quello con Alessandro D'Alatri che lo imporrà in due delle sue pellicole: Casomai (2002) e La febbre (2005).

Altri film
Fra gli alti titoli importanti per la sua carriera si segnalano anche: El Alamein - La linea di fuoco (2002) dove recita il ruolo del Capitano De Vita; Ora o mai più (2003) di Lucio Pellegrini con Violante Placido; Una piccola storia (2008); e Aspettando il sole (2008) di Ago Panini con Raoul Bova, Claudia Gerini e Vanessa Incontrada. Nel 2011, dopo aver recitato in Boris - Il film, interpreta il fratello montanaro di Filippo Timi in Quando la notte e partecipa alla pellicola Romanzo di una strage di Marco Tullio Giordana. Tra il 2015 e il 2018 partecipa a entrambe le stagioni di Non uccidere con Miriam Leone, mentre nel 2017 è protagonista di Amori che non sanno stare al mondo di Francesca Comencini. In seguito parteciperà alla serie Netflix Baby, . Nel 2021 è protagonista del docu-drama Questo è un uomo, in cui interpreta Primo Levi, e del film di Ivan Cotroneo Quattordici giorni.

Leo in La versione di Barney
Uno dei ruoli più importanti della sua carriera è invece quello di Leo in La versione di Barney (2011) di Richard J. Lewis con Paul Giamatti, Dustin Hoffman, Minnie Driver, Rosamund Pike e Rachelle Lefevre. La scelta della produzione di trasporre l'omonimo romanzo di Mordecai Richler da cui è tratto il libro, sposandolo da Parigi a Roma, ha fatto sì che la produzione facesse dei casting in Italia e scegliesse per l'appunto lui per un piccolo ruolo.

Vita privata
Thomas Trabacchi ha avuto un matrimonio che però è finito in un divorzio. Ha poi avuto un figlio, Luca, dalla regista Anna Negri e un altro figlio, Teo, dall'attrice Carlotta Natoli, sua attuale compagna.