Thomas Mohr fait ses études au Conservatoire de Lübeck et remporte une mention à son diplôme de fin d'études. Il est d'ores et déjà lauréat du concours «s'Hertogenbosch» aux Pays-Bas, du concours «VDMK» à Berlin et du concours «Walther-Gruner» à Londres. Il approfondit ses études avec Anna Reynolds, avec laquelle il travaille encore maintenant régulièrement. D'abord engagé à Brême puis Mannheim, il entre dans l'ensemble de l'Opéra de Bonn où il chante avec des metteurs en scène réputés tels que Giancarlo del Monaco, Jürgen Rose, Werner Schroeter, Andras Fricsay et Andreas Homoki les rôles de Silvio, Albert, Comte de Luna, Lescaut et Germont. Il remporte également un grand succès dans les rôles de Eisenstein, Peter (Hänsel et Gretel), le Comte Almaviva ou Papageno. Depuis 1997, Thomas Mohr travaille en freelance. De nombreux concerts (il interprète en premier lieu «Carmina burana», suivi du Requiem de Brahms et du «War-Requiem» de Britten), le mènent dans toutes les grandes salles européennes.

Pour ce qui est de l'opéra, il chante entre autres à Munich à la Bayerische Staatsoper, à l'Opéra de Zürich ou au Semperoper de Dresde. Il travaille avec des chefs d'orchestre de réputation mondiale tels que Kent Nagano, Nikolaus Harnoncourt, Gerd Albrecht, Lorin Maazel, Leonard Slatkin, Antonio Papano, Christoph von Dohnànyi, Rafael Frühbeck de Burgos, Bernhard Klee ou Sir Georg Solti. Il est l'invité de l'Orchestre Philharmonique de Los Angeles, de la Philharmonie Allemande de Chambre de Brême (die Deutsche Kammerphilharmonie Bremen), de l'Orchestre Symphonique de la Radio Bavaroise, de l'Orchestre Symphonique de Boston et du Festival de Tanglewood (USA).

Il y a peu de temps Thomas Mohr s'est consacré au changement du répertoire vers le Ténor héroïque (Heldentenor) : au cours de la saison 2005/2006 il connaît un grand succès en chantent Siegmund et Idomeneo à Cologne, après il a fait ses débuts remarqués avec Parsifal à Erfurt, Max à Cologne et St. Gallen, Officier ("Cardillac") à Dresde ainsi que Loge à Leipzig. 2009 il a chanté pour la premiere fois "Le chant de la terre" avec l'orchestre Gürzenich à Cologne. Parmi ses projets futurs : Siegmund dans le "Ring" à Halle et Ludwigshafen.

Thomas Mohr est professeur de chant à l'École Supérieure des Arts de Brême depuis 2002.