Bach estuvo involucrado desde el principio en la política deportiva. De 1975 a 1979 fue portavoz del activo de la Asociación Alemana de Esgrima (DFB). En 1981 fue nombrado miembro de la comisión del Comité Olímpico Internacional de los nuevos atletas y en 1982 como miembro del Comité Olímpico Nacional de Alemania (NOK).[3]
Después de su llamada al Comité Olímpico Internacional en 1991 Bach abandonó el NOK. En 1995 fue nombrado Presidente de la Cámara de la Corte Internacional de Deportes de Apelaciones. En 1996 estuvo en la elección del Comité Ejecutivo de la COI. Con la concesión de los Juegos Olímpicos de Invierno de 2002 a Salt Lake City y la adjudicación de los Juegos Olímpicos de 2004 en Atenas, fue presidente del comité de evaluación. En la 111ª sesión del Comité Olímpico Internacional en el borde de los Juegos Olímpicos de 2000 en Sídney, fue elegido como el tercer alemán a vicepresidente honorario del COI. Como estaba previsto, renunció en agosto de 2004 de esta oficina.[3]
Presidente del DOSB
Después de la unificación de la Federación Deportiva Alemana (DSB) y el Comité Olímpico Nacional para Alemania (NOK) Bach fue elegido en mayo de 2006[4] por presidente de honor de la Confederación Deportiva Olímpica Alemana (DOSB en alemán) de nueva creación, antes de convertirse en presidente del Comité Olímpico Internacional (COI). Renunció como jefe de la DOSB el 16 de septiembre de 2013, después de haber servido como presidente desde el año 2006. Fue sustituido por Alfons Hörmann, pero aun así seguía siendo un miembro de la Junta Ejecutiva del DOSB . Además, renunció como presidente de la Cámara de Comercio e Industria Ghorfa árabe-alemán.[3]
Jacques Rogge y Thomas Bach en la inauguración del nuevo Museo Olímpico de Lausana, donde Bach recibe las llaves de la COI.
El 9 de mayo de 2013, Bach confirmó su candidatura a presidente del Comité Olímpico Internacional.[6][7] El 10 de septiembre del mismo año, en la 125.ª Sesión del COI celebrada en Buenos Aires, fue elegido presidente del COI para un mandato de ocho años, siendo sucesor de Jacques Rogge, quien estuvo por 12 años.[8]
En la sesión conjunta del COI, llevada a cabo el día miércoles 10 de marzo de 2021, Thomas Bach fue reelegido presidente del Comité Olímpico Internacional (COI) hasta el año 2025, cuando completará el periodo máximo de 12 años en el cargo que permite la Carta Olímpica.
El dirigente alemán recibió el voto favorable de 93 miembros de la asamblea del organismo, reunida de forma telemática en su 137 Sesión. Se registró un voto en contra y 4 abstenciones.[11]
En 2016 Bach fue muy criticado en el asunto de dopaje contra el estado ruso. Fue acusado de ser simpatizante del presidente ruso, Vladímir Putin, con quien es personalmente amigo cercano, y por lo tanto no estaría sistemáticamente silenciado por motivos personales dentro del COI con los servicios de inteligencia rusos y las autoridades de la Agencia Antidopaje de Rusia, aunque posteriormente se realizarían investigaciones masivas en atletas rusos.[12]