Marco Thomas studierte in Leipzig. Während seines Studiums gewann er das Gewandhausstipendium, wurde Soloklarinettist des Gustav-Mahler-Jugendorchesters und Stipendiat der Karajan-Akademie des Berliner Philharmonischen Orchesters.
Bereits im Alter von 24 Jahren trat er die Stelle des Soloklarinettisten im Berliner Philharmonischen Orchester an und war bis 1999 dort tätig.
Marco Thomas ist seit dem Jahr 2000 als Professor für Klarinette an der Hochschule für Künste in Bremen tätig und gibt Meisterkurse in Deutschland, Europa, Südamerika und Asien.
Marco Thomas war Soloklarinettist und Gründungsmitglied des Mahler Chamber
Orchestra. Als Soloklarinettist spielte er außerdem im Chamber Orchestra of Europe, in der Deutschen Oper Berlin, im MDR-Sinfonieorchester Leipzig, im Deutschen Symphonie-Orchester Berlin, im NDR-Sinfonieorchester, im Symphonieorchester des Bayerischen Rundfunks, bei den Bamberger Symphonikern, der Deutschen Kammerphilharmonie Bremen und vielen anderen. Außerdem war er Mitglied im Luzern Festival Orchestra unter der Leitung von Claudio Abbado.
Als Kammermusiker und Solist konzertierte er bei nationalen wie internationalen Festivals wie den Salzburger Osterfestspielen, den Wiener Festwochen, dem Festival d’Aix-en-Provence, Ferrara Musica, dem MDR Musiksommer, dem Brandenburgischen Musiksommer, dem Schwetzinger Mozartfest, dem Musikfest Bremen oder den Gustav-Mahler-Musikwochen.
Als Kammermusikpartner musizierte er u.a. mit Solisten wie Albrecht Mayer, Reiner Kussmaul, Renaud Capucon, Salvatore Accardo, Ulf Schneider, Jean-Guihen Queyras, Bruno Canino, Paul Rivinius, Franco Petracchi, sowie mit namhaften Ensembles wie dem Ensemble Resonanz, den Solisten des Mahler Chamber Orchestra, den Bläsersolisten des Mahler Chamber Orchestra, den Bläsersolisten der Deutschen Kammerphilharmonie Bremen und dem Leipziger Streichquartett.
Er ist Gründer des Ensembles »Clarinet News«, für das er arrangiert und bei dessen Konzerten er mit seinen eloquenten Moderationen das Publikum unterhält. Zudem ist er Mitglied im Salonorchester Cappuccino Leipzig.
2005 gründete er die Norddeutschen Klarinettentage und 2015 den Thüringer Klarinetten-Frühling, deren künstlerischer Leiter er ist.
Marco Thomas ist auf zahlreichen CD-Aufnahmen mit den Berliner Philharmonikern, dem Mahler Chamber Orchestra und weiteren Orchestern unter Dirigenten wie Sir Georg Solti, Claudio Abbado, Daniel Barenboim, Daniel Harding, Nicolaus Harnoncourt und Günther Wand zu hören. So auch auf der bei EMI erschienenen CD Verdi-Arien mit Roberto Alagna (Macht des Schicksals »La Vita è Inferno«) zu hören. Hier wurden seine „unendliche Lyrik“ (chronikart.com) sowie sein „phantastisch gespieltes Solo“ (Culture Kiosque) besonders hervorgehoben. Als Kammermusiker entstanden CD-Einspielungen u.a. mit dem Ensemble Resonanz und dem Leipziger Streichquartett. Ebenso ist er mit dem Ensemble Clarinet News auf der bei Universal Classics (DECCA/Deutsche Grammophon) erschienenen neuen Mozart Gesamtaufnahme (Mozart 225 – The New Complete Edition) zu hören.