Thomas Sanderling wychował się w Petersburgu (wówczas Leningradzie), gdzie jego ojciec, Kurt Sanderling, był dyrygentem Orkiestry Filharmonicznej. Ukończywszy leningradzkie Konserwatorium, podjął dalszą naukę w Hochschule für Musik w Berlinie wschodnim i mając jedynie 24 lata został dyrektorem muzycznym Opery w Halle. Jeszcze przed ukończeniem trzydziestego roku życia, dyrygował najważniejszymi orkiestrami NRD, w tym Staatskapelle Dresden czy Gewandhausorchester Leipzig, natomiast jego występy w berlińskiej Komische Oper przyniosły mu Nagrodę Krytyki Niemieckiej. Jego nagranie Suity Szostakowicza do słów Michelangelo (światowa premiera płytowa) otworzyła mu drogę do asystentury dwóm gigantom – Herbertowi von Karajanowi oraz Leonardowi Bernsteinowi. We wczesnych latach osiemdziesiątych został pierwszym dyrygentem gościnnym w Deutsche Staatsoper Unter den Linden, co z kolei utorowało mu drogę do wiedeńskiej Staatsoper, gdzie poprowadził najpierw Czarodziejski flet, później zaś pierwsze po śmierci Karla Böhma przedstawienie Wesela Figara. Zdobywca licznych nagród i wyróżnień, Thomas Sanderling celuje w niemieckim, rosyjskim i francuskim repertuarze orkiestrowym i operowym.
Thomas Sanderling poprowadził liczne premiery orkiestrowe i operowe. Na prośbę Dymitra Szostakowicza, dyrygował niemieckimi premierami XIII oraz XIV Symfonii kompozytora. Później dokonał kilku światowych prawykonań cyklów pieśni z orkiestrą Szostakowicza, zaś jego nagranie dla Deutsche Grammophon w tym repertuarze otrzymało tytuł Editor's Choice brytyjskiego magazynu Grammphone. W maju 2013 Thomas Sanderling poprowadził również światową premierę Idioty Mieczysława Wajnberga, w Nationalthater Mannheim.
Pośród prowadzonych przez Thomasa Sanderlinga orkiestr wymienić można: BBC Scottish, Baltimore Symphony, Bayerische Rundfunk Symphony Orchestra, Bergen Philharmonic, Bournemouth Symphony, Czech Philharmonic, Dallas Symphony, Deutsches Symphonie Orchester, Dresden Staatskapelle, Dresden Philharmonic, Gewandhaus Orchestra Leipzig, Halle Orchestra UK, Helsinki Philharmonic, Konzerthausorchester Berlin, London Philharmonic, Montreal Symphony, NDR Hamburg Symphony Orchestra, Oslo Philharmonic, Philharmonia Orchestra, Pittsburg Symphony, Royal Liverpool Philharmonic, Royal Philharmonic, Radio Philharmonic Hilversum, Royal Stockholm. St. Petersburg Philharmonic, Tchaikovsky Radio Symphony Moscow, Vancouver Symphony, WDR Symphony Cologne, Sydney Symphony, Novosibirsk Philharmonic.
Thomas Sanderling posiada dożywotni tytuł Music Director Laureate Orkiestry Symfonicznej w Osace. Na przestrzeni trzech lat, otrzymał z tą orkiestrą dwa Grand Prix Krytyków w Osace.
Do najnowszych osiągnięć oraz najbliższych planów Thomasa Sanderlinga należą kolejne koncerty ze Staatskapelle Dresden, Orkiestrą Filharmonii Narodowej w Budapeszcie, Orkiestrą Filharmonii Narodowej w Bratysławie, Tokyo Kosei, Radio Philharmonish w Concertgebouw, jak również w Rosji, z orkiestrami Filharmonii Petersburskiej oraz Teatru Maryjskiego. Thomas Sanderling poprowadził również wznowienie Kawalera srebrnej róży Straussa w Teatrze Bolszoj w Moskwie oraz Holendra Tułacza w Operze im. Czajkowskiego. Jego płyta z koncertami skrzypcowymi Czajkowskiego i Szostakowicza nagrana z London Philharmonic Orchestra i Linusem Rothem zdobyła ECHO Klassik Award 2017. W najbliższym czasie Thomas Sanderling poprowadzi serię koncertów z moskiewską Tchaikovsky Symphony Orchestra, Chia National Philharmonic oraz wyjątkowy program prezentujący muzykę okresu powojennego z Gidonem Kremerem w Konzerthausorchester Berlin. W sierpniu 2017 roku Thomas Sanderling został Dyrektorem Artystycznym i głównym dyrygentem orkiestry Filharmonii w Nowosybirsku.
We współpracy z SONORA Music.