Thomas Voeckler se convirtió en profesional en 2001 con el equipo Bonjour. Durante su carrera, siempre estuvo a las órdenes del director Jean-René Bernaudeau, pasando por diferentes denominaciones: "Brioches la Boulangère" entre 2003 y 2004, Bouygues Telecom entre 2005 y 2010 y Team Europcar desde 2011.
Es considerado uno de los mejores corredores franceses de la década de 2000. Vive en Mouilleron-le-Captif (Vendée) desde el año 2004.
Biografía
Juventud
Su familia es originaria de Alsacia; su padre era psiquiatra y su madre médico anestesista. Creció en la aldea de Herbitzheim. A los siete años de edad sus padres deciden instalarse en Martinica, donde compraron una casa. Una de las razones de este cambio fue permitir que Voeckler satisficiera su pasión por la navegación. Compró veleros de diez a quince metros de eslora y participó regularmente en regatas, acompañado por su esposa y su hijo Thomas, que hizo tres cruceros por el Océano Atlántico.
Fue en Martinica donde Voeckler descubrió el ciclismo. Se inició en el Club Cycliste Trinidad de la isla. Poco antes de su 13.º cumpleaños, su padre fue a Francia, concretamente a Estrasburgo, para comprar una bicicleta por su cumpleaños. Ese mismo otoño de 1992 el padre de Thomas partió solo en su barco para hacer un crucero y desapareció en el mar. A pesar de una larga búsqueda, en el rescate no encontraron nada más que su barco.
Ganó su primera victoria en 2011 en el Tour del Mediterráneo. Aprovechando el error de Laurent Mangel prematuramente celebrando su victoria, Voeckler venció al sprint en la primera etapa y toma el liderato en la general. Sexto en la final, que comienza de nuevo puso de relieve la semana siguiente en el Tour du Haut-Var ganó. En tercer lugar de la primera etapa fue ganada por Samuel Dumoulin, se escapa con Julien Antomarchi los kilómetros próximos a la meta. Ganó la clasificación final de la carrera, que no niega el sprint por la victoria el escenario. El 9 de marzo de 2011, ganó el sprint de la 4 ª etapa de la París-Niza antes de su compañeros de fuga y Rémi PauriolThomas De Gendt. Luego ganó la carrera por etapas en solitario octavo cuatro días después.
Una semana después, el 19 de marzo Voeckler ocupa el décimo lugar en el Clásica de Loire-Atlantique 22 segundos detrás del ganador neerlandés Lieuwe Westra. Toma su revancha al ganar el próximo "en el fornido", su quinta victoria de la temporada en la carrera G. P. Cholet-Pays de Loire. Coloca un ataque a 3 km de la meta con un viento lateral, y logra romper la resistencia antes de la devolución de los velocistas. Con la victoria, se unió a Jérémy Roy en el primer lugar provisional Copa de Francia de Ciclismo. Toma el mismo tiempo la cabeza de la clasificación individual de la UCI Europa Tour. En abril ganó otra victoria en la segunda etapa de la Giro del Trentino por delante de Michele Scarponi y terminó séptimo en la general en esta carrera. El 7 de mayo tuvo una victoria en solitario en Cassel en la cuarta etapa de los Cuatro Días de Dunkerque. Luego tomó el liderato en la general y ganó el día siguiente de la clasificación final de la carrera, lo que refuerza su posición como el Tour de la UCI Europa.
El 5 de junio corrió en el Critérium du Dauphiné y terminó la carrera en décimo lugar general. Con Christophe Kern, ganador de la quinta etapa y sexto en la clasificación general, ayudó al equipo a ganar la clasificación por equipos.
En el Tour de Francia 2011 quedó segundo en la novena etapa con final en Saint-Flour después de una escapada pero gracias a este resultado consiguió vestir el maillot amarillo, que defendió durante diez días. Durante las etapas de Pirineos Voeckler defendió con fuerza su liderato. Terminó el Tour de Francia 2011 en la cuarta posición. Desde que Christophe Moreau en el año 2000, se convirtió en el Francés primero para estar en un lugar tan alto en general
Comenzó la temporada 2012 en el Mediterráneo Tour. Él tomó el octavo en el Tour de Flandes y Flecha ganó en solitario Brabante. Es entonces la quinta parte de la Amstel Gold Race. En el Tour de Francia, gana dos etapas, culminando dos escapadas, en una ganando en Bellegarde-sur-Valserine a Dries Devenyns, y en la otra, con final en Bagnères-de-Luchon culminando otra gran escapada. Además, también gana el maillot de la montaña del Tour de Francia en un final ajustado contra Fredrik Kessiakoff.