Thomas Jane commence sa carrière d'acteur à l'âge de 17 ans lorsqu'il quitte pendant plusieurs mois son Maryland natal pour interpréter un des rôles principaux d'un film indien,
Padamati Sandhya Ragam (Jandhyala, 1986). Cette histoire d'amour impossible entre une Indienne et un Américain remporte un grand succès dans son pays d'origine et fait de l'adolescent une star en devenir à Bollywood. Mais ce dernier fait le choix de rentrer au pays afin de se former véritablement au jeu d'acteur. Il intègre The Lee Strasberg Theatre Institute en Californie et ne tarde pas à faire ses débuts hollywoodiens dans le drame
I'll Love You Forever... Tonight (Edgar Michael Bravo, 1992).
Par la suite, il continue d'enchaîner les petits rôles, principalement dans des films fantastiques, comme
Buffy, tueuse de vampires (Fran Rubel Kuzui, id) ou
The Crow, la cité des anges (Tim Pope, 1996). En 1997, sa participation au polar identitaire de
John Woo,
Volte-Face (1997), lui permet de tourner
Boogie Nights (
Paul Thomas Anderson, id). Le succès que rencontrent les deux films l'amène à partager la tête d'affiche de son film suivant, le thriller
C'est pas mon jour ! (Skip Woods, 1998), avec
Aaron Eckhart. Dès lors, Jane ne va plus s'arrêter, alternant personnages secondaires et rôles majeurs dans toute sortes de productions, souvent de qualité très variable. Soldat sacrifié dans la magnifique
Ligne Rouge (
Terrence Malick, 1998), il tente ensuite d'échapper à des requins mutants dans
Peur bleue (1999) du toujours subtil Renny Harlin, puis change complètement de registre avec la comédie romantique
Molly (John Duigan, 1999) avant de retrouver
P.T. Anderson pour son film choral
Magnolia (1999).
Au fil des années 2000, l'acteur continue d'imposer tranquillement son physique imposant de beau gosse que se soit dans
Suspicion (
Stephen Hopkins, 2000), remake de
Garde à vue de
Claude Miller (1981) ;
61* (2001), drame sportif de l'acteur comique
Billy Crystal où il incarne le joueur légendaire de base-ball Mickey Mantle ; ou l'adaptation foireuse de
Stephen King,
Dreamcatcher, l'attrape-rêves (Lawrence Kasdan, 2003). En 2004, après moult tergiversations, il accepte de devenir Frank Castle alias
The Punisher, anti-héros revanchard de la Marvel. Sans grande envergure, le film éponyme (Jonathan Hensleigh) achève néanmoins de révéler au grand public la présence massive et virile de Jane face à un
John Travolta franchement ridicule. Prêtant sa voix puissante au jeu vidéo inspiré du film et à celui de cow-boy
Gun, il rejoint par la suite
David Arquette pour sa deuxième réalisation,
The Tripper (2006) ; puis sa sœur
Patricia, devenue sa seconde femme, dans le cadre d'un double épisode de sa série fantastique
Médium (Frank Darabont, 2007), nouvelle adaptation de (id). Genre qu'il retrouve dès l'année suivante avec l'efficace
The MistKing.
Obtenant désormais régulièrement des premiers rôles, 2008 est une année chargée pour l'acteur. Il tente ainsi d'échapper à
Mickey Rourke dans
Killshot (
John Madden, 2008), thriller produit par Tarantino ; tombe passionnément amoureux dans
The Butler's in Love (id), dirigé par son beau-frère ; s'évertue à sauver le monde dans
The Mutant Chronicles (Simon Hunter, id), tout en assurant l'interprétation et la mise en scène de son second long-métrage (après
Jonni Nitro, 2000) le thriller fantastique
The Dark Country. Apprenti réalisateur, acteur en devenir et comédien reconnu (ses prestations scéniques, notamment dans
La Ménagerie de verre de Tennessee Willimans ou
All My Sons d'
Arthur Miller, ont été saluées par la critique), Thomas Jane se passionne aussi pour l'écriture, puisqu'il est l'auteur avec Steve Niles de Bad Planet, une série de comics books de science-fiction.