汤沐海，是电影导演汤晓丹之子，自幼学习音乐，和上海交响乐团音乐总监余隆、上海歌剧院院长张国勇一样，都是上海音乐学院指挥黄晓同教授的门徒。

在上海音乐学院学习作曲和指挥，后进入德国慕尼黑高等音乐学院学习，师从米歇尔·赫尔曼教授，并跟随指挥大师赫伯特·冯·卡拉扬在柏林学习两年。他还曾在美国坦戈伍德音乐中心，在小泽征尔指导下担任指挥。指挥大师伦纳德·伯恩斯坦在慕尼黑工作期间，汤沐海担任他的助理。此外，汤沐海还获得德国拜罗伊特音乐节瓦格纳协会奖学金学习。他在赴德留学期间，曾随卡拉扬、伯恩斯坦等指挥大师学习和工作，20世纪80年代起先后担任国内外交响乐团、歌剧院的常任指挥和音乐总监，是一位在国际乐坛具有影响力的华人指挥家。

1973年考入上海音乐学院学习作曲与指挥。

1977年至1983年就学于德国慕尼黑高等音乐学院指挥大师班，以优异成绩取得联邦德国艺术学院最高学历文凭，并作为瓦格纳基金会奖学金获得者参加了拜罗伊特音乐节。

1982年，卡拉扬邀请汤沐海签约指挥柏林爱乐乐团；

1983—1984音乐季音乐会，与该团的成功首演为汤沐海作为指挥家驰骋世界乐团奠定了基础。

此后他不仅多次与柏林爱乐乐团合作，还相继指挥了许多世界著名乐团，如伦敦爱乐乐团、巴黎管弦乐团、法国国家乐团、莱比锡格万特豪斯乐团、德雷斯顿国立歌剧院、圣彼得堡爱乐乐团和以色列爱乐乐团。

至九十年代开始，汤沐海先后担任比利时皇家弗兰德斯交响乐团、澳大利亚昆兰士交响乐团、里斯本古本江交响乐团首席指挥。同时，由于他对歌剧艺术的特别感悟，在这一领域赢得了日益重要的地位。他曾在许多世界著名的歌剧院登台指挥，其中有汉堡歌剧院、瑞典歌剧院等。

成功地演出过《蝴蝶夫人》《茶花女》《叶根尼·奥涅金》《唐璜》《圣女贞德》《温莎的风流娘们》《卡门》《图兰多》《托斯卡》《漂泊的荷兰人》《汉斯·黑林》《菲德里奥》《伊戈尔王》等经典歌剧。

2002年，他成为芬兰国家歌剧院首席指挥。这是进入新世纪继2000年小泽征尔任维也纳国家歌剧院首席指挥之后，又一位亚裔指挥家，也是第一位华人指挥家进入欧洲国家级歌剧院担任首席指挥。

2006年汤沐海将成为瑞士苏黎世室内交响乐团的音乐总监及首席指挥。

2009年被聘任为上海爱乐乐团音乐总监。

2012年正式被聘任为天津歌剧院艺术总监兼首席指挥。

2013年7月7日，在指挥天津交响乐团与天津大剧院音乐厅演奏结束后，汤沐海先生被南开大学聘为客座教授。

2021年10月2日，由中央民族乐团最新创作的主题民族音乐会《长城》在国家大剧院音乐厅奏响，音乐会由著名指挥家汤沐海执棒。

作为客席指挥，汤沐海曾经与欧美百余个乐团有过成功的合作演出。其中包括汉堡、柏林、科隆、法兰克福、斯图加特、慕尼黑的广播乐团、苏黎士音乐厅乐团、罗马的圣切奇莉亚国立学院乐团、法国里昂的波尔多国立乐团、华沙交响乐团、布拉格交响乐团、鹿特丹爱乐乐团、悉尼及墨尔本乐团、苏格兰国立乐团、旧金山交响乐团、辛辛那提与休斯顿交响乐团、蒙特利尔及温哥华交响乐团等。

汤沐海还经常应邀参加欧洲许多重要的音乐节，如柏林艺术节、爱丁堡艺术节、布拉格之春音乐节、维罗纳歌剧节、弗兰德斯音乐节以及挪威格里格音乐节等。许多大师级的演奏家与汤沐海有过成功合作，如奥依斯特拉赫、罗斯特罗波维奇、穆特、帕尔曼、朗帕尔、阿格里奇、佳克米尼骑士、琼斯夫人及梅纽因勋爵等。

汤沐海1988年首次在美国演出，指挥旧金山交响乐团，由此开始了他在美国及加拿大的定期客席指挥活动。先后指挥过温哥华及蒙特利尔交响乐团，辛辛那提及休斯顿交响乐团，布法罗爱乐乐团，圣保罗室内乐团等。在1988/89演出季中，他担任澳大利亚悉尼和墨尔本等地交响乐团的客席指挥；

在1991/92至1993/94演出季中，他还担任比利时安特卫普的弗兰德斯皇家爱乐乐团首席指挥。

汤沐海曾在欧洲一些很有影响的音乐节上演出，如挪威的卑尔根音乐节、捷克的布拉格之春音乐节、德国的柏林音乐节、意大利的维罗纳音乐节等。他曾指挥中国中央歌剧院在1989年芬兰萨沃林纳艺术节上演出《蝴蝶夫人》。

1990年，他在香港音乐节上指挥了《茶花女》。

1998年他成功地指挥了中国作曲家瞿小松的歌剧《命若琴弦》在布鲁塞尔国际艺术家上首演，并在巴黎之秋艺术节、爱丁堡艺术节等进行巡演。

1999年他指挥法国莱茵歌剧院在上海大剧院成功地公演了瓦格纳的歌剧《漂泊的荷兰人》在中国的首演。

2000年他成功地指挥了谭盾的歌剧《门》在欧洲的首演。汤沐海指挥欧洲众多乐团录制出版的唱片由包括DG、Teldec在内的多家唱片公司在全球发行，深得全世界爱乐者欢迎。

2002年，他指挥古本江乐团与沙隆·伊斯宾合作为秦尔戴克唱片公司录制的谭盾和克里斯托弗·罗塞吉他协奏曲唱片荣获第44届格莱美最佳古典现代作平奖。2006年汤沐海将成为瑞士苏黎世室内交响乐团的音乐总监及首席指挥。

除繁忙的国际演出之外，汤沐海一直与国内音乐生活保持著密切的联系。自1983年开始担任中央乐团常任指挥，后担任中国交响乐团艺术总监兼首席指挥。同时，是中央音乐学院名誉教授。他还两次率领中国青年交响乐团和中国少年交响乐团赴欧洲巡回演出，并率领德国班贝克交响乐团、澳洲昆士兰交响乐团及葡萄牙古本江乐团来中国访问演出。此外，他还在欧洲演出和录制中国现代音乐作品。1997年他指挥了中国作曲家瞿小松的歌剧《命若琴弦》在布鲁塞尔国际音乐节上的首演，1999年他指挥法国莱茵歌剧院在上海大剧院成功地公演了歌剧《漂泊的荷兰人》。汤沐海指挥欧洲众多乐团录制的唱片在全球发行，深受欢迎。

2018年11月1日，汤沐海参加交响音乐会《壮乡和韵》担任指挥，在国家大剧院音乐厅上演。

2022年7月，参加上海夏季音乐节演出。

2023年12月，参加2024山东新年交响音乐会。

2024年5月30日，执棒的民族管弦乐《大江南》在捷豹上海交响音乐厅上演。

2021年9月，荣获2021年上海市“白玉兰纪念奖”。

汤沐海对音乐驾驭自如、诠释准确。由他推出的音乐季，既有西方音乐史上的‘大手笔’，又有中华民族本土的音乐精华，既利用了国交乐队、合唱团俱全的优势，又拓宽了演员和观众的艺术视野。（音乐教育家杨鸿年评）

汤的指挥风格以激情见长，非常富有感染力。他不仅能在排练时感染乐队，而且能在演出时感染观众，而在演出时，对我们乐队成员来说也是一种享受。

欣赏过汤沐海指挥的人，无不被他丰富、优美、和谐的肢体语言所感染。与其说他是在指挥，不如说他是在“舞动”旋律。