A la muerte de su hermano, Víctor Amadeo I, acaecida de forma imprevista en Vercelli el 7 de octubre de 1637 y debido a que el heredero, Francisco Jacinto, era todavía demasiado joven para dirigir el Ducado de Saboya, se inició la regencia de su madre, María Cristina de Francia (la "Madama Reale"), cuñada de Tomás, y hermana del rey Luis XIII de Francia.