Bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2006 in Bordeaux wurde Thomas Vizeweltmeister in der Mannschaftsverfolgung mit Steve Cummings, Rob Hayles und Paul Manning. Im März gewann der Waliser beim Punktefahren der Commonwealth Games die Bronzemedaille für Wales. Kurz darauf gewann er auf der Straße das luxemburgische Etappenrennen Flèche du Sud. In der Saison 2007 fuhr Thomas für das britische Professional Continental Team Barloworld. Mit jenem Team nahm er im selben Jahr an der Tour de France teil und war mit damals 21 Jahren der jüngste Teilnehmer.