במקסיקו הוביל תומאס בהצטיינות צוות של תותחנים בקרבות פורט בראון , רסאקה דל לה פאלמה , ובואנה ויסטה , וזכה עקב כך לשלוש העלאות בדרגה. במהלך המלחמה שירת תומאס באופן צמוד עם קצין ארטילריה אשר יהיה יריבו העיקרי במהלך מלחמת האזרחים - קפטן בראקסטון בראג.
בין השנים 1849–1850 היה תומאס מוצב בפלורידה. בשנת 1851 חזר תומאס לווסט פויינט כמדריך פרשים וארטילריה. במהלך תקופה זו רקם תומאס יחסים אישיים ומקצועיים עם קצין אחר מוירג'יניה, לוטננט קולונל רוברט א' לי, מפקד האקדמיה. שניים מחניכיו של תומאס - "ג'ב" סטיוארט ופיטצהיו לי - קיבלו ממנו המלצה לחיל הפרשים והפכו אחר כך לגנרלים בצבא הקונפדרציה. קשר נוסף למלחמת האזרחים הוא ג'ון סקופילד, חניך אשר הודח עקב התנהגות בילתי הולמת בהמלצת תומאס. ג'ון סקופילד הוחזר לאקדמיה ולימים שירת במערכת פרנקלין-נאשוויל כמפקד גייס תחת תומאס. לאחר המלחמה מתח סקופילד ביקורת קשה על תפקודו של תומאס בקרב זה; יש המייחסים התקפה זאת לדם הרע שזרם ביניהם עוד מתקופת ווסט פויינט. בשנת 1852 התחתן תומאס עם פרנסס לוקרציה קלוג, בת 31, מן העיר טרוי, ניו יורק. הזוג נשאר בווסט פוינט עד 1854. ב-24 בדצמבר 1853 קודם תומאס לדרגת קפטן.
באביב 1854 הועבר רגימנט הארטילריה של תומאס לקליפורניה, והוא הוביל שתי פלוגות לסן פרנסיסקו דרך מצר פנמה, ומשם במסע מפרך לפורט יומה , על גבול קליפורניה–קולורדו. בשנת 1855 קודם תומאס לדרגת מייג'ור ברגימנט הפרשים ה-2 (מאוחר יותר שונה שמו לרגימנט הפרשים ה-5) על ידי שר המלחמה דאז, ג'פרסון דייוויס. לצורך הקידום זכה תומאס להמלצה מאת בראקסטון בראג. עם עליית המתח לקראת פרוץ מלחמת האזרחים היה חשד שג'פרסון דייוויס אוסף ומאמן יחידה קרבית של קצינים בכירים בצבא ארצות הברית אשר אוהדים את הדרום. מינויו של תומאס ליחידה זו מרמז שדייוויס הניח שהוא יתמוך במדינת וירג'יניה מולדתו בפרוץ עימות עתידי. תומאס חידש את הקשר הקרוב עם סגן מפקד היחידה, רוברט א' לי, והשניים בילו זמן רב יחד במסעות לצורך משימות בית משפט צבאי. באוקטובר 1857 קיבל תומאס את הפיקוד על הרגימנט, תפקיד אותו מלא כשנתיים וחצי. בשנת 1860, במהלך עימות עם לוחם קומנצ'י בקרבת קליר פורק , נהר ברזוס, טקסס, חדר חץ את בשר לחיו של תומאס וננעץ בחזהו. תומאס שלף את החץ, ולאחר שנחבש, המשיך לפקד על הפעולה. הייתה זו הפציעה היחידה שספג במהלך כל שירותו הצבאי הארוך.
בנובמבר 1860 ביקש תומאס לצאת לשנה של חופשה. הקריירה שלו לפני המלחמה הייתה פורה ומצטיינת, והוא היה אחד ממספר קטן של קצינים שהיה להם ניסיון קרבי בכל שלוש זרועות הצבא – רגלים, פרשים, וארטילריה. בדרך אל ביתו בדרום וירג'יניה נפצע תומאס בתאונה בה נפל מרציף רכבת ונפצע קשות בגבו. הוא שקל לפרוש מהצבא עקב פציעה זו, אשר המשיכה להטריד אותו כל חייו. מוירג'יניה הוא המשיך לניו יורק לבית הורי אשתו, ועצר בדרך בוושינגטון הבירה, שם פגש את הגנרל המפקד וינפילד סקוט, והזהיר אותו כי מפקד זירת טקסס, מייג'ור ג'נרל דייוויד א' טוויגס , אוהד את רעיון הפרישה מן האיחוד ולא ניתן לבטוח בו.
מלחמת האזרחים.
נשאר בצבא ארצות הברית.
בפרוץ מלחמת האזרחים התפטרו 19 מתוך 36 קצינים ברגימנט הפרשים ה-2, ובכללם שלושה שהיו ממונים על תומאס: אלברט סידני ג'ונסטון, רוברט א' לי, וויליאם הארדי . רבים מן הקצינים אשר נולדו בדרום נקרעו בין נאמנותם למדינה בה נולדו לבין נאמנותם לארצם. תומאס נאבק בהחלטה אך החליט בסוף להישאר בצבא ארצות הברית. ייתכן שלמוצאה הצפוני של אשתו היה חלק בהחלטה זו. בתגובה, משפחתו הפכה את תמונתו אשר הייתה תלויה על הקיר, שרפה את מכתביו, ולא דיברה איתו יותר לעולם. (בזמן המשבר בכלכלי בדרום לאחר המלחמה, תומאס שלח כסף לאחיותיו, אך אלה סירבו בכעס לקבלו, בהצהירן שאין להן אח.)
הישארותו של תומאס באיחוד לוותה בעננת חשד. ב-18 בינואר 1861, מספר חודשים לפני פורט סאמטר, הוא ביקש להתקבל כמפקד הצוערים במוסד הצבאי של וירג'יניה . עם זאת, ניתן היה להפריך נטיות לפרישה מהאיחוד כאשר סירב להצעתו של מושל וירג'יניה ג'ון לטצ'ר להיות קצין חימוש ראשי בצבא וירג'יניה הזמני. ב-18 ביוני 1860, כתב ג'אב סטיוארט עמיתו מוירג'יניה וחניכו לשעבר בווסט פויינט, אשר מונה לקולונל בצבא הקונפדרציה, במכתב לאשתו: "ג'ורג' ה' תומאס הזקן מפקד עכשיו על הפרשים של האויב. הייתי רוצה לתלות, לתלות אותו, על בגידה במדינת מולדתו".
קנטקי.
תומאס קודם במהירות לדרגת לוטננט קולונל (ב-25 באפריל, כמחליפו של רוברט א' לי) ולדרגת קולונל (ב-3 במאי, כמחליפו של אלברט סידני ג'ונסטון) בצבא הסדיר, ולאחר מכן לדרגת בריגדיר ג'נרל (ב-17 באוגוסט) בצבא המתנדבים. בקרב בול ראן הראשון הוא פיקד על בריגדה באזור עמק שננדואה , תחת מייג'ור ג'נרל רוברט פטרסון . אולם, כל המשימות הנוספות שלו בהמשך המלחמה היו בזירה המערבית. תומאס הוצב תחת מייג'ור ג'נרל רוברט אנדרסון בקנטקי, קיבל אחריות על אימון מתגייסים חדשים, ופיקוד על כוח עצמאי במזרח המדינה. ב-18 ביוני 1862 הוא הביס את הכוחות של בריגדיר ג'נרל ג'ורג' קריטנדן ובריגדיר ג'נרל פליקס זליקופר מן הקונפדרציה בקרב ספרינג מילס . היה זה ניצחון ראשון חשוב לאיחוד אשר שבר את כוחה של הקונפדרציה במזרח קנטקי והרים את מוראל האיחוד.
שילה וקורינת'.
ב-2 בדצמבר 1861, מונה בריגדיר ג'נרל תומאס לפקד על דיוויזיה 1 בארמיית אוהיו עליה פיקד מייג'ור ג'נרל דון קרלוס ביואל. הוא נכח ביום השני של קרב שילה (7 באפריל 1861), אך הגיע אל שדה הקרב אחרי שהלחימה כבר הסתיימה. המנצח בקרב, מפקד ארמיית הטנסי מייג'ור ג'נרל יוליסס גרנט, ספג ביקורת קשה על כמות הנפגעים בקרב, ומפקדו, מייג'ור ג'נרל הנרי האלק ארגן מחדש את מחלקת המיסיסיפי כך שגרנט הוזז מפיקוד בשדה. שלוש הארמיות במחלקת המיסיסיפי אורגנו מחדש במבנה של שלושה "אגפים". תומאס קודם לדרגת מיג'ור ג'נרל ב-25 באפריל, ומונה למפקד אגף ימין, אשר כלל שלוש דיוויזיות מארמיית הטנסי של גרנט ואחת מארמיית אוהיו. תומאס הוביל בהצלחה את אגף ימין - ארמייה בפועל - במהלך המצור על קורינת'. ב-10 ביוני חזר גרנט לפקד על ארמיית הטנסי אשר עליה פיקד במהלך קרב שילה.
פריוויל, סטונס ריוור, צ'יקמוגה, צ'טנוגה.
תומאס חזר לשרת תחת דון קרלוס ביואל. בזמן הפלישה של ברקסטון בראג לקנטקי בסתיו 1862, הפיקוד הבכיר של האיחוד החל לדאוג מן הנטיות החששניות של ביואל, והציע לתומאס את הפיקוד על ארמיית אוהיו, אולם זה סירב לקבל את התפקיד. תומאס שרת כסגנו של ביואל בזמן קרב פריוויל; מבחינה טקטית הקרב לא הוכרע, אולם הוא שבר את פלישתו של בראג אל תוך קנטקי, כשזה בחר לסגת חזרה אל טנסי. הפיקוד העליון של האיחוד היה מתוסכל שוב מחוסר האפקטיביות של המרדף שניהל ביואל אחר כוחותיו הנסוגים של בראג, והחליף אותו במיג'ור ג'נרל ויליאם רוזקרנס. תומאס מחה נגד המינוי במכתב למזכיר המלחמה סטנטון, בטענה כי הוא בכיר מרוזקרנס, אולם סטנטון ענה לו שלא כך הדבר (קידומו של רוזקרנס לדרגת מיג'ור ג'נרל תוארך לאחור כדי לגרום לו להיות בכיר מתומאס), והזכיר לו את סירובו הקודם לקבל פיקוד על הארמייה; תומאס משך את מחאתו בעקבות תשובה זאת.
שמה של הארמייה של רוזקרנס שונה ל"ארמיית קמברלנד", ותומאס פיקד בה על האגף "המרכזי" (שהיה גייס בפועל). תומאס הפגין ביצועים ביצועים מרשימים בקרב סטונס ריוור (31 בדצמבר 1862 – 2 בינואר 1863), כאשר החזיק את מרכז הגיזרה במהלך קרב הנסיגה של כוחות האיחוד, ומנע בשנית ניצחון מכוחותיו של בראג. הוא היה אחראי על חלק מרכזי בתמרון המבריק במהלך מערכת טולהומה (24 ביוני – 3 ביולי 1863), בה דחק רוזקרנס את כוחותיו של בראג אל מחוץ למרכז טנסי, ובצליחה של נהר טנסי. במהלך קרב צ'יקמוגה (18 – 19 ספטמבר 1893) פיקד תומאס על גייס XIV, וביום השני לקרב החזיק עמדת הגנה חיונית אל מול התקפותיו הקשות של בראג. תומאס אסף יחידות מפוזרות מכוחות האיחוד המוכים, וארגן אותם להגנה סביב רכס הורסשו רידג', במהלך אמיץ ונחוש אשר מנע תבוסה מוחלטת מכוחות האיחוד, אשר כמחצית מהם נשברו ונסוגו. ג'יימס גארפילד, נשיא לעתיד, ובאותה עת קצין מטה בארמיית הקמברלנד, ביקר את תומאס במהלך הקרב ונתן לו את פקודת הנסיגה מאת רוזקרנס; תומאס ענה לו שהוא והגייס שלו ישארו מאחור כדי להבטיח את שלומה של הארמייה. כשפגש שוב את רוזקרנס דיווח גארפילד שתומאס "ניצב כמו צוק". לאחר הקרב נודע תומאס בשם החיבה "הצוק מצ'יקמוגה", המסמל את נחישותו בהגנה על נקודה חיונית אל מול אויב עדיף מספרית.
תומאס קיבל את הפיקוד על ארמיית הקמברלנד מעט לפני מערכת צ'טנוגה, לאחר שרוזקרנס הודח מן הפיקוד בעקבות תפקודו בקרב צ'יקמוגה. במערכת צ'טנוגה (23–25 בנובמבר 1863) השיגו כוחות האיחוד ניצחון מזהיר, אשר הודגש על ידי ההסתערות של חייליו של תומאס על קווי הקונפדרציה בקרב מישיונרי רידג' . לאחק שקיבלו פקודה לכבוש את קו היורים הראשון למרגלות הרכס, ארמיית הקמברלנד המשיכה והסתערה במעלה הר מישיונרי רידג' וניפצה לחלוטין את קווי ההגנה של הקונפדרציה, למרות שלא קיבלה פקודה להמשיך. גרנט, אשר ניצב היה בעמדת הפיקוד באורצ'רד נוב, שאל את תומאס "מי פקד על ההסתערות?" תומאס ענה, "אינני יודע. לא אני." גרנט שאל את גריינג'ר מפקד הגייס את אותה שאלה, ונענה: "לא, הם המשיכו ללא פקודה. כשהחברה האלה מתחילים, גם הגיהנום לא יעצור אותם."
מערכת אטלנטה ומערכת פרנקלין-נאשוויל.