Thomas Fletcher war einer der Mitbegründer der Republikanischen Partei in Missouri. Im Jahr 1860 war er Delegierter auf dem Bundesparteitag, auf dem Abraham Lincoln zum Präsidentschaftskandidaten nominiert wurde. Während des Bürgerkriegs war er von 1862 bis 64 Oberst des 31st Missouri Volunteer Infantry-Regiments. Danach Oberst des 47th Missouri Volunteer Infantry-Regiments. 1862 geriet er in der Schlacht am Chickasaw Bayou in Kriegsgefangenschaft, die er im Libby-Gefängnis verbrachte. Im Mai 1863 wurde er ausgetauscht und erlebte noch den Fall von Vicksburg. Er kämpfte in der Schlacht von Chattanooga und kommandierte eine Brigade im Atlanta-Feldzug. Bei Kriegsende hatte er den Rang eines Brevet-Brigadegenerals erreicht. Am 8. November 1864 wurde er als Kandidat seiner Partei zum neuen Gouverneur seines Staates gewählt.