Thoma, aus ärmlichen kleinbürgerlichen Verhältnissen kommend, erlernte in Basel den Beruf eines Lithographen und in Furtwangen den eines Uhrenschildermalers. Er begann seine künstlerische Entwicklung 1859 als Stipendiat der Karlsruher Akademie. Thoma lebte ab 1866 in Düsseldorf, ab 1870 in München, ehe er 1920 Galeriedirektor und Professor an der Karlsruher Kunstakademie wurde. Zu seinen Meisterwerken zählen vorzüglich charakterisierte Bildnisse, stimmungsvolle Darstellungen der heimatlichen Landschaft (Taunus, Schwarzwald, Oberrhein) sowie Genreszenen und Stilleben.