托馬斯首部作品是BBC的《Station Jim》,之後在《Bobbie's Girl》中出演了一位女同性戀的侄子,在PAX有線頻道推出根據真實故事改編的影片《相信奇蹟》中,托馬斯·桑斯特出演被診斷出患有晚期腦癌的9歲男孩Craig Shergold,他因為收到超過3500萬張的祝福卡片而被載入世界吉尼斯大全並最終奇蹟般地戰勝了癌症。其另一部主演的電視系列劇《Stig of the Dump》則是根據Clive King的兒童小說改編,講述來祖母家過暑假的小男孩在廢棄採石場裡發現一位石器時代的洞穴人並和他成為朋友的故事。托馬斯還憑藉著另一部電影《危情密碼》獲得了2003年蒙特卡羅電影節電視聯繫短劇部門的最佳男演員獎。
2005年,他主演的《魔法保姆麥克菲》上映,托馬斯出演的是七個孩子中最大的西蒙。在2007年之前,他還在BBC長壽科幻劇集《Doctor Who》中亮相,主演的兩部分《Human Nature》《The Family of Blood》分別於2007年5月和6月在BBC播出,此外托馬斯還將為迪斯尼頻道動畫《Phineas and Ferb》中的Ferb配音。