Fils de l'actrice Hélène Vincent et du réalisateur de théâtre Jean-Pierre Vincent, Thomas Vincent est né en 1964 à Juvisy-sur-Orge.
Assistant réalisateur de Milos Forman, Éric Rochant, René Allio, Thomas Vincent est également comédien. Après avoir réalisé plusieurs courts-métrages et quelques fictions pour des émissions télévisées, il réalise
Karnaval, un premier long-métrage primé à Berlin en 1999.
Je Suis Un Assassin est son deuxième long-métrage.
Il réalise également
Le Nouveau Protocole, mettant en scène Clovis Cornillac et Marie-josée Croze confrontés à une histoire d’accident de la route trop suspecte pour être honnête.