Diplômé d'une maîtrise de physique fondamentale, il se forme ensuite au Cours Florent avec David Garel, Frédérique Farina, Christian Croset et Jean-Pierre Garnier.

En 2006 est fondée Def Maira, groupe dans lequel il assure la mise en scène de différentes créations : La ravissante Ronde de Werner Schwab (Mention spéciale du jury au Prix Théâtre 13 / Jeunes metteurs en scène 2006), Loretta Strong de Copi (Carte blanche au CNSAD en 2007), Phèdre de Racine (Comédie de Reims-CDN, 2008), La Cruche cassée de Kleist (Odéon-Théâtre de l'Europe au Festival Impatience 2010 et Lauréat du Prix Théâtre 13 / Jeunes metteurs en scène 2009), John & Mary de Pascal Rambert (Théâtre de Vanves, 2012), Endormis sous le ciel de Mario Batista (La Loge, juin 2013), L'HUMANITÉ d'après la poésie d'August Stramm (La Loge, mars 2014).

Au sein de Def Maira, Thomas Bouvet s’attache grâce un groupe de comédiens fidèles à développer un travail sur la langue et les univers esthétiques en peignant, sculptant les mots et les corps. Chaque création est conçue comme une expérience sensible dans laquelle le spectateur prend une place active.

Parallèlement, il est assistant à la mise en scène de Pascal Rambert depuis 2011 sur Clôture de l'amour (Festival d’Avignon 2011), Memento Mori (Hivernales d'Avignon 2013), Répétition (Festival d’Automne à Paris 2014, T2G), Argument (T2G, 2016).

Il intervient régulièrement dans différentes écoles d’art dramatique : l'école de la Comédie de Reims, le LFTP-Paris et l’école du Jeu / Delphine Eliet à Paris.

À l'invitation d'Hortense Archambault et Vincent Baudriller, et recommandé par Stanislas Nordey, il participe aux Voyages de Kadmos - rencontres de jeunes artistes lors du Festival d'Avignon 2013.

En décembre 2013, il dirige un laboratoire au Théâtre d'Art de Moscou autour de la comédie d'Eugène Labiche, Un Chapeau de paille d'Italie. Le spectacle créé à la fin de ce travail est entré au répertoire du Théâtre d’Art – MKhAT.

Pour la saison 2016 / 2017, Thomas Bouvet prépare la création de La beauté intérieure issue du Trésor des humbles de Maeterlinck. Une maquette a été présentée au Carreau du temple lors du festival Préliminaires #2 en juin 2015.