托马斯·克莱舒曼生于1962年的东德，曾是一位梦想参加奥运会的游泳选手。当19岁的他独自一人逃到西德时，旅程当中他还差点失去一根手指。托马斯25岁才开始表演生涯，1993年，他在德国经典战争文艺片《决战斯大林格勒》中留下了自己的名字。2000年，托马斯·克莱舒曼出演了马修·麦康纳主演的《猎杀U-571》，托马斯扮演了德军潜艇长。两年后，他出演了罗曼·波兰斯基的《钢琴家》，扮演最终救了亚德里安·布洛迪性命的纳粹军官。
2004年他在奥斯卡外语片提名的《帝国的毁灭》中扮演希特勒的手下，与查理兹·塞隆、佩内洛普·克鲁兹携手的《乱世三人行》以及与蒂尔·施威格合作的《在敌之手》中也都是军装扮相。
2005年，他再次同布罗迪合作，出演彼得·杰克逊的《金刚》。他还出演过《刀锋战士2》、《生化危机2：启示录》等商业片，以及法国科幻片《女神陷阱》。
2006年，他凭借《罗腾堡》中的连环杀手形象首度得到表演奖项，还在传记片《艾希曼》演绎了被称为“死刑执行者”纳粹战犯阿道夫·艾希曼。
2007年，除了参与好莱坞商业片《关键下一秒》、《刺杀希特勒》之外，他还在英国影片《年轻的维多利亚》中扮演比利时国王，以及与裘德·洛合作史诗片《王者征服纪》。
2012年，他在好莱坞恐怖悬疑片《敞开的坟墓》片中与沙尔托·科普雷、何超仪一起解开戏中谜团。
在2013年的美国NBC电视剧《德古拉》中，托马斯·克莱舒曼饰演范海辛一角。同年10月31日，他参演的《斯大林格勒》在中国国内上映。
2014年，托马斯·克莱舒曼加盟《复仇者联盟：奥创时代》，出演二号反派沃夫冈·冯·斯塔克男爵，还签约《杀手47》继续出演反派。
2016年，在韩国电影《出租车司机》中饰演德国记者JurgenHinzpeter。
