Né à Rouen, le 20 août 1625.
Frère de Pierre Corneille à qui il succéda le 23 novembre 1684 ; il fut élu à l'unanimité et reçu le 2 janvier 1685 par Racine. Celui-ci avait voulu lui opposer un fils illégitime de Louis XIV, le duc du Maine, candidature que le Roi n'approuva pas. Racine racheta cette erreur en faisant dans sa réponse au discours de Thomas Corneille un magnifique éloge du grand tragique.
Thomas Corneille a laissé quarante-deux œuvres dramatiques et obtint de grands succès au théâtre : les plus célèbres, Ariane, le Comte d'Essex, tragédies, le Festin de Pierre, comédie versifiée de Molière. Palissot lui reprocha plus tard ses « intrigues romanesques », et La Harpe « une versification flasque et incorrecte » ; Boileau disait de lui qu'il n'était « qu'un cadet de Normandie ». Voltaire dit, qu'exception faite de Racine « il était le seul de son temps qui fût digne d'être le premier au-dessous de son frère ». Voltaire dit ailleurs que c'était un « homme qui aurait une grande réputation s'il n'avait point eu de frère ».
Thomas Corneille, bon grammairien, travailla au Dictionnaire, fit un Dictionnaire des termes des arts et des sciences en deux volumes, un Dictionnaire universel géographique et historique en trois volumes ; en 1687, il fit paraître avec des notes de lui une nouvelle édition des Remarques de Vaugelas ; il fit aussi des traductions. Il appartenait au parti des modernes, combattit La Bruyère, reçut Fontenelle, prit une part importante dans l'affaire Furetière. Il était de l'Académie des Inscriptions. Il mourut aveugle, le 8 décembre 1709.