23-åringen slog tre fågelungar i rad när han säkrade en två-shot ledning över Japans Hideki Matsuyama.
Amerikanerna William McGirt, Jimmy Walker och Ryan Moore är bundna på tredje plats med 14 under på Hawaii.
Världs nummer ett Jason Day är på 13: e plats efter en tre-under 70, medan Skottlands Russell Knox är sju skott utanför ledningen med en runda kvar.
"Jag lämnade en hel del vår där. Det är alltid en bra sak eftersom jag bara kan gå arbeta på det och förbättra, säger Thomas.
American Justin Thomas sköt sin tredje raka 67 för att ta ledningen på dag tre av turneringen av mästare.