Thams var utdannet fra bygningslinjen ved Technikum Winterthur i kantonen Zürich i Sveits, hvor han tok eksamen våren 1886. Han slo seg ned i Frankrike og etablerte arkitektkontor i Nice og Paris. Arkitektgjerningen skulle imidlertid ikke bli hans hovedbeskjeftigelse, men han gjorde seg bemerket både som en dyktig arkitekt og administrator. Han ble valgt til arkitekt for den norske avdelingen av Verdensutstillingen i Paris i 1889, og fikk utstillingens eneste gullmedalje for trearkitektur. Ved utstillingen i Chicago i 1893 var han medlem av juryen, og medlem av utstillingskomiteene i Stockholm i 1897 og Paris i 1900, og de to store norske utstillingene i Trondheim i 1908 og Kristiania i 1914. Thams tegnet flere større bygg, skoler, sykehus og villaer som ble produsert som «ferdighus» på Strandheim Brug, blant annet de to store trehotellene Union i henholdsvis Geiranger og Øye på Sunnmøre (1891) og kirkene i Orkanger og Kvalsund på 1890-tallet.