Thomas Thurnbichler ist wie sein älterer Bruder Stefan Mitglied im Kitzbüheler Ski Club und sprang überwiegend im Continental Cup. Beim Abschlussspringen der Vierschanzentournee 2002/03 in Bischofshofen, wo er als Vorspringer eingesetzt wurde, machte er vor 35.000 Zuschauern den ersten Doppelsprung der Skisprung-Geschichte: Er landete bei ca. 80 Metern, sprang nochmals ab und nutzte den stärker gewordenen Aufwind um noch 40 Meter weiter zu springen.
Bei der Junioren-Weltmeisterschaft 2007 in Tarvis gewann Thurnbichler auf der Normalschanze die Bronzemedaille. Er gewann in seiner Karriere zwei Continental Cups. Thurnbichler startete einmal im Weltcup. Am 6. Januar 2008 belegte er in Bischofshofen den 45. Platz.[1]
Thurnbichler war zeitweise Assistenz-Trainer beim ÖSV. Anfang April 2022 wurde bekanntgegeben, dass er ab der Saison 2022/23 den Posten des Cheftrainers der polnischen Nationalmannschaft von Michal Dolezal übernimmt.[2]
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