Thornam tog kirurgisk eksamen 1837, gik i marinens tjeneste 1839 og var overskibskirurg blandt andet på linieskibet "Christian VIII" 1840. Efter en tids tjeneste ved Jyske Jægerkorps blev han underlæge ved Livgarden til Fods, ved hvilken han 1848—50 var karakteriseret overlæge og fra 1858 virkelig overlæge. I 1864 var han overlæge ved ambulancerne og ved lasarettet i Svendborg. Han blev titulær professor 1867 og fik afsked 1872.