Né en 1981 à Bayonne, Thomas Barthelemy débute le saxophone au CRR de Bayonne (classe d’Eric Devallon), avant d’étudier aux CRR de Lyon et de Versailles dans les classes de Jean-Denis Michat et Vincent David. Il intègre en 2005 la classe de Claude Delangle au CNSMDP, où il obtient un Master mention TB à l’unanimité.

Il est membre fondateur de l’ensemble de saxophones Squillante et a été invité à se produire dans de nombreux festivals : Flâneries Musicales de Reims (concert de clôture devant 17000 personnes), Folles journées de Nantes, Semaines Musicales de Quimper, Festival C pas classique de Nice, Les concerts de l’improbable de Jean-François Zygel au théâtre du Châtelet à Paris, Festival des jeunes interprètes à Radio France, Festival Musique en Vignes à Fronton, le kiosque à musique au Phénix de Valenciennes, la Boîte à musique de Jean-François Zygel sur France Télévision, mais également le Festival Iberico de Badajoz en Espagne, le festival de Samobor en Croatie ou encore le festival Mi-fugue, mi-raisin en Belgique parmi beaucoup d’autres...

Son intérêt pour le jazz et les musiques improvisées lui permettent de se former et de collaborer avec des musiciens tels que: Dave Liebman, Daniel Humair, Walter Thompson, Didier Lockwood, Christophe Monniot...

Il a été durant plusieurs années saxophoniste au sein de la Musique des Equipages de la Flotte de Brest. Il se produit également avec des orchestres prestigieux tels que l’orchestre de Paris, l’orchestre du Capitole de Toulouse, l’orchestre Bordeaux Aquitaine, l’orchestre National des Pays de la Loire, l’orchestre « les Siècles » et l’ensemble Intercontemporain. 

Il enseigne depuis 2015 au centre supérieur de musique du Pays Basque « Musikene », depuis 2017 au CRR de Toulouse, et à partir de 2021 à l’isdaT.