安东尼娅·托马斯出生于英国伦敦，自幼展现出对表演艺术的兴趣，继而入读布里斯托尔老维克戏剧学校，并最终获得艺术学士学位。毕业后，加入英国国家青年音乐剧院，参与多部音乐剧的演出，其中在音乐剧《Pendragon》中饰演年轻的摩根·勒菲，并随剧组在日本巡演。此外，与
古古·玛芭塔劳、
莉莉·詹姆斯、
本·巴恩斯等演员共同演出由莎士比亚剧目《仲夏夜之梦》所改编的音乐剧《The Dreaming》，为其打下坚实的表演基础。原本希望通过舞台表演步入演艺圈，但转向影视剧领域。
2009年，安东尼娅·托马斯首次出演电视剧《
超能少年》，而正式亮相荧幕，在剧中饰演阿丽莎·丹尼尔。2012年，通过出演其个人首部喜剧电影《
虚度八分钟》；同年，作为常驻角色塔莎·拉芙莉出演英国军旅电视剧《在家等归》。2013年，出演喜剧电影《
你好卡特》；同年，出演歌舞类电影《阳光利斯》，亦是其首次参与同类影片的拍摄，之后凭借该片被提名为詹姆森帝国奖最佳新女演员。2014年，出演英国爱情喜剧类电视剧《恋爱后遗症》，在剧中饰演一位在事业与爱情中陷入混乱的创意家埃薇。2015年，参与英国儿童电视剧《
天线宝宝》的配音工作；同年，与英国摇滚乐队
立体音响乐团合作，出演其音乐短片《C'est La Vie》的拍摄。2016年，客串出演由Sky Arts改编的迷你剧集《威尔斯的噩梦世界》；同年12月，作为嘉宾出席英国独立电影节的晚会现场。
2017年，安东尼娅·托马斯开始出演由美国广播公司播出的都市类连续剧《
良医》，在剧中饰演克莱尔·布朗医生一角。2018年1月，首次参与美国脱口秀节目《吉米·金梅尔现场秀》的拍摄。2020年至2021年，因被迫在加拿大不列颠哥伦比亚省的一座湖泊小屋中生活，而与导演杰里米·舒茨合作，就地拍摄独立恐怖片《Anacoreta》，最终入围印第安纳波利斯心地国际电影节和曼彻斯特电影节；期间亦有参演由英国广播公司播出的电视剧《红白蓝》。2023年9月，重返舞台，在金斯顿玫瑰剧院出演妮娜·西格尔的原创戏剧《Shooting Hedda Gabler》。2024年5月，正式回归都市类连续剧《良医》最后一季的拍摄，并继续扮演克莱尔·布朗 ；同年，流媒体
Apple TV+播出其所主演的浪漫喜剧《
无人入眠》，但取消续集的拍摄；9月20日，参演的电影《布袋人》上映。
安东尼娅·托马斯需隔九个月游历海外，故适应未知成为她的日常课题。此外，护肤与保养对她而言显得重要，坚持使用一系列专业护肤产品。尽管工作繁忙，她仍享受环游世界的乐趣，并尽量减少物质负担。工作之余，烹饪和泡澡是她忙碌一天后的放松方式，而伦敦的佩克汉姆则是她的家园，享受此地的多元文化和美食，因个人热爱乡村古董与现代元素的结合，用大胆的色彩和植物装点生活空间。
安东尼娅·托马斯在电视剧《超能少年》《恋爱后遗症》和《良医》中展现出色的演技赢得观众的喜爱和业内的认可。她的表演充满活力，塑造的角色深入人心，展现她的多样化和实力。在电视剧《超能少年》中，她扮演的阿丽莎表现出色，展现其对角色情感和心理的深刻理解。在电视剧《恋爱后遗症》中，其角色埃薇展现个人在情感和喜剧方面的才华，使角色变得真实和可爱。在电视剧《良医》中，她的表演更是感人至深，她扮演的克莱尔展现强大的情感表达能力和角色塑造技巧。安东尼娅·托马斯的演技不仅在荧屏上独具魅力，也在舞台剧中展现出色，她对角色的细腻描绘和情感表达让她成为业界的翘楚。（英国生活杂志《Square Mile》评）