Thomas McCarthy ha intervenido frecuentemente en televisión con notables apariciones en series populares como El abogado (The Practice), Ally McBeal; y Spin City. Sin embargo, no fue hasta que McCarthy empezó a dirigir su primer largometraje que la gente reparó realmente en él. McCarthy ha debutado como director con Vías cruzadas (The Station Agent, 2003), que resultó muy aplaudida por la crítica. Protagoniza el film Peter Dinklage, que mide un metro y cuarenta centímetros..

Asistió a clases en el Boston College donde ayudó a dar forma al grupo de improvisación cómica My Mother's Fleabag. Prosiguió asistiendo a la célebre School of Drama de la Universidad de Yale y empezó a aparecer en el escenario, particularmente en Noises Off, en Broadway, y en numerosas producciones de Shakespeare, entre las que se cuentan Hamlet, The Taming of the Shrew, y Twelfth Night.

Más tarde, el actor efectuaría el salto a la televisión. Estuvo en varios episodios de series distintas antes de conseguir un papel en la aplaudida y en ocasiones controvertida Boston Public. El actor encarnaba al entrenador de rugby Kevin Riley, personaje que un crítico consideró como probablemente el entrenador físicamente menos intimidatorio de toda la historia de la televisión. McCarthy también contribuyó en unos pocos largometrajes, entre los que se cuenta la exitosa comedia Los padres de ella (Meet The Parents, 2000), coprotagonizada junto a Ben Stiller y Robert DeNiro, bajo la dirección de Jay Roach [Austin Powers -1,2 y 3- y Mystery, Alaska (Mystery, Alaska, 1999).

Mientrastanto, McCarthy ha dirigido su propia pieza de teatro The Killing Act, que ha protagonizado Peter Dinklage. Los dos han trabajado juntos de nuevo en el debut como director de McCarthy: Vías cruzadas (2003). La película se estrenó en el Festival de Sundance de 2003 donde logró el premio del público, el Premio Waldo Salt Screenwriting y el Premio especial del jurado a la mejor interpretación femenina para la actriz Patricia Clarkson.