Thomas Dutronc se passionne pour la guitare en découvrant la musique de Django Reinhardt à l’âge de 18 ans. Après avoir fait ses gammes en côtoyant les meilleurs musiciens de Jazz manouche en plein cœur du marché aux puces de Saint-Ouen, il se lance assez rapidement dans la carrière de musicien.

Il collabore avec son père, Jacques Dutronc, en 1995, sur l'album Brèves Rencontres. Parallèlement, il fait deux expériences cinématographiques comme comédien dans le premier film de Valérie Lemercier : Le Derrière en 1999 et dans celui d’Alain Soral : Confession d'un dragueur en 2001. Entre-temps, il écrit pour Henri Salvador (Mademoiselle).

Il entre dans le groupe Gipsy Project de Biréli Lagrène durant une année.

En 2002, il crée l’A.J.T. Guitar Trio avec Antoine Tatich et Jérôme Ciosi, venus tout droit de Corse.

En 2003, il participe avec -M- (Matthieu Chedid) à la musique du film, Toutes les filles sont folles, de Pascale Pouzadoux et à celle du dessin animé Les Triplettes de Belleville, de Sylvain Chomet. Il réitère en 2005 pour signer la musique du film Les Enfants de Christian Vincent. Il compose aussi pour le chanteur Jacno et participe en tant qu’arrangeur et réalisateur aux albums de sa mère, Françoise Hardy.

Reconnu en tant que guitariste talentueux, il se produit dans divers clubs de jazz, comme le Sunset-Sunside et le New Morning à Paris, et participe à Jazz in Marciac (été 2005). Ces dernières années, il tourne à travers toute la France avec son quartet, Thomas Dutronc et les esprits manouches avec Jérôme Ciosi, Bertrand Papy et Stéphane Chandelier, pour présenter un spectacle musical mis en scène par Matthieu Chedid et Cyril Houplain.

Fin octobre 2007, il sort l’album Comme un manouche sans guitare où il se révèle aussi chanteur tout en restant fidèle au style musical qu’il affectionne. En 2008 il est en concert notamment à la Mac de Créteil.