Enfant de la balle -son père est le metteur en scène de théâtre Jean-Pierre Vincent et sa mère la comédienne Hélène Vincent-, Thomas Vincent débute sa carrière en exerçant différents métiers du cinéma. Directeur de casting, comédien ou encore photographe de plateau, il est assistant réalisateur sur Valmont de Milos Forman en 1989. Trois ans plus tard, il tourne son premier court-métrage, Lady bag, suivi des Mickeys en 1994.Thomas Vincent signe en 1999 son premier long-métrage, l'intense Karnaval, histoire d'amour sur fond de carnaval à Dunkerque. Prix Alfred Bauer du Meilleur premier film européen au Festival de Berlin, cette chronique sociale aux accents tragiques révèle les comédiens Sylvie Testud et Clovis Cornillac, tous deux nommés aux César dans la catégorie "Meilleur espoir". Cinq ans après ce premier essai très remarqué, Thomas Vincent change radicalement de style avec son deuxième long-métrage, Je suis un assassin. Cette adaptation d'un polar de Donald E. Westlake, avec François Cluzet et Karin Viard, est présentée en 2004 à la Quinzaine des Réalisateurs.