Né à Paris le 16 juin 1973, sous les auspices d'un Gainsbourg télégrammant un message de bienvenue au « Petit Thomas à la tomate » à ses parents, Thomas Dutronc a de qui tenir. Son père, Jacques Dutronc, et sa mère, Françoise Hardy, sont de grandes icônes de la chanson française. Mais, il ne choisit pas tout de suite la musique. Enfant, il découvre la Corse. Puis, étudiant modèle, décroche son bac C à 17 ans (mention très bien). Un an après, ce passionné de photographie découvre la musique de Django Reinhardt et se fond dans le public de La Chope des Puces, incontournable endroit du jazz manouche à Paris tenu par Mondine et Ninine Garcia, où il passe beaucoup de temps à écouter et regarder jouer les grands guitaristes du style. Bientôt, il se met lui-même a jouer : son père lui offre alors la Selmer n° 566, guitare que Django Reinhardt lui-même avait donné au Comte de Paris. Très vite, il est repéré par Romane qui lui enseignera les rudiments du swing.
En 1995, Dutronc fils écrit plusieurs textes et joue un titre (« Thomasinstrumental ») sur l'album de son père, Brèves rencontres. L'année suivante, il joue sur l'album de son professeur Romane, Ombre, et renouvelle l'expérience en 1998 sur Samois-sur-Seine. C'est également à cette période, entre 20 et 26 ans, qu'il écrit pour Norman Gaby, le fils de Franck Langolff. Des collaborations, il n'en fera pas qu'en musique, puisqu'il approche aussi bien le monde du cinéma. En 1999, on le retrouve en tant que comédien dans le film de Valérie Lemercier, Le Derrière.
En 2000, les Corses Antoine Tatich et Jérôme Ciosi fondent avec lui le AJT Trio, formation de guitare jazz oscillant entre la bossa-nova et le swing gitan. Thomas Dutronc commence a être reconnu pour son parcours personnel, et comme très bon guitariste de jazz. En effet, cette année là, il collabore avec un des plus grands guitaristes de swing gitan, Tchavolo Schmitt, sur son album Alors...voila ! Puis écrit une chanson pour Henri Salvador, « Mademoiselle », sur l'album du même nom. En 2001, Thomas Dutronc revient au cinéma dans le film d'Agnès Soral, Confessions d'un dragueur.
En 2002, c'est Biréli Lagrène qui, convaincu par ses grands talents de guitariste, l'invite à jouer sur le titre « Ma première guitare » (de Sacha Distel) dans l'album Gypsy Project And Friends. A l'occasion de la tournée du groupe, Thomas Dutronc remplace Holzmano Lagrène, comme en témoigne le DVD du Festival Jazz à Vienne. Au bout d'une année de concerts, il reprend le flambeau de guitariste-invité pour l'album French Paradox de Jacno.
En 2003, son ami d'enfance Matthieu - M - Chedid fait appel à son doigté inspiré de Reinhardt et Brassens pour le disque Qui De Nous Deux, sur le morceau « La Bonne étoile ». Il collaborera encore deux fois avec lui, pour la bande originale du dessin animé Les Triplettes de Belleville (« Belleville rendez-vous »), et celle du film Toutes les filles sont folles de Pascale Pouzadoux, tout en effectuant les premières parties des concerts de -M- en 2004.
Riche d'expériences diverses, et marchant inconsciemment sur les traces paternelles, Thomas Dutronc enregistre de nouveau avec Romane (Accoustic Spirit), alternant avec une carrière cinématographique (Les Enfants, de Christian Vincent). Il fait un passage remarqué en artiste solo au New Morning le 2 juillet, puis au rendez-vous annuel Jazz in Marciac en 2005. A l'automne, le trio AJT sort l'album autoproduit AJT Guitar Trio. Ses talents d'arrangeur et de réalisateur sont mis à contribution sur l'album Parenthèses de Françoise Hardy, accompagnant son père pour le titre « Amour toujours, tendresse, caresses ». La famille est réunie sur disque pour la première fois.
Après une série de concerts au Sunset Sunside (Paris), le guitariste forme Thomas Dutronc et les Esprits Manouches, un quartette composé de Jérôme Ciosi, Bertrand Papy et Stéphane Chandelier. La formation multiplie les tournées dans toute la France dans un spectacle musical Swing mis en scène par Matthieu Chédid et Cyril Houplain. Certains musiciens prestigieux y sont invités, tels les violonistes Florin Niculescu et Pierre Blanchard, et le guitariste Ninine Garcia. Le groupe se transforme en New Quartet avec Dutronc, Blanchard, Félix Belleau (guitare) et Stéphane Kerecki (contrebasse).
Sur le plan discographique, le jeune musicien est amené à compiler un Jazz Manouche, Volume 3 (juillet 2007), avant de sortir son premier album solo, Comme Un Manouche Sans Guitare, le 30 octobre. Le disque aux ambiances autant manouches que chanson se taille un joli succès avec le titre « J'aime plus Paris » qui passe en radio. Thomas Dutronc est également le nouveau parrain du Festival Jazz Musette des Puces depuis l'été 2007. Quatre ans après son premier album suivi d'une longue tournée, concrétisée par un album live de son passage au Zénith, Thomas Dutronc revient avec le nouvel opus Silence On Tourne, On Tourne En Rond.
Après de multiples apparitions pour des compilations ou d'autres artistes, dont son père sur l'hommage Joyeux Anniversaire M'sieur Dutronc, le chanteur part enregistrer son troisième album à Londres, aux côtés de musiciens anglais et du producteur Jon Kelly. Le résultat, plus pop et rock, arrive en mai 2015 sous le titre Éternels Jusqu'à Demain. Il est précédé des extraits « Aragon » (sur le poème de Est-ce ainsi que les hommes vivent ?) et « Allongés dans l'herbe » et compte, pour la première fois, un duo avec son père : « Je n'suis personne ».
