In der Schlacht bei den Arginusen 406 v. Chr. trat er als Befehlshaber einer attischen Hilfsflotte in Erscheinung, die den Strategen Konon befreien sollte, der mit seiner Flotte bei Mytilene auf der Insel Lesbos festsaß. Die Seeschlacht war ein bedeutender Sieg für Athen; nach der Schlacht führten die Strategen den Großteil der Schiffe fort, um die Peloponnesische Flotte zu verfolgen. Thrasybulos und Theramenes blieben mit einer kleinen Flotte zurück, um die Überlebenden der Seeschlacht zu bergen. Dieses Unternehmen schlug jedoch fehl, da ein starker Sturm die Schiffe an Land zerschellen ließ, wobei Tausende Athener ertranken. Das Resultat war ein politischer Skandal, der in einer feurigen Debatte zwischen Theramenes und den Strategen über die Schuld an dem Unglück gipfelte. Am Ende wurden mehrere Strategen hingerichtet. Thrasybulos scheint aus nicht bekannten Gründen nur sehr wenig in der Debatte gesagt zu haben.