Thomas Brand studierte von 1981 bis 1987 Biologie an der Universität Bielefeld. Seine Doktorarbeit schrieb er von 1988 bis 1991 am Max-Planck-Institut für experimentelle und klinische Forschung in Bad Nauheim. Als Postdoktorant war er von 1991 bis 1994 bei Professor Michael D. Schneider am Baylor College of Medicine in Houston, USA, tätig, bevor er als Gruppenleiter an das Institut für Biochemie und Biotechnologie der Universität Braunschweig kam. 2004 wurde er zum Professor für Molekulare Entwicklungsbiologie an die Universität Würzburg berufen. Seit 2009 ist er Professor für Developmental Dynamics an der Faculty of Medicine, National Heart & Lung Institute des Imperial College London. Seine Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Popeye Proteinfamilie, eine neue Klasse von Mediatoren für den Botenstoff zyklisches AMP. Patienten, die Mutationen in den Popeye Genen tragen, entwickeln Herzrhythmusstörungen und Muskelschwäche. Die Erforschung der Krankheitsmechanismen bildet den aktuellen Forschungsschwerpunkt von Thomas Brand.