Han var sønn av embetsmannen Lauritz Stang, som ved sønnens fødsel var byfogd i Tønsberg, og eldre bror av statsminister Frederik Stang. Senere flyttet familien til Stavanger, siden faren var utnevnt til sorenskriver i Ryfylke. Thomas Stang ble student fra Bergen katedralskole i 1824 og i 1827. Samme år ble han utnevnt til residerende kapellan i Meldal, og i 1831 til sogneprest i Vang i Valdres. Fra 1837 var han sogneprest i Nes i Hallingdal, fra 1846 i Botne og fra 1865 til sin død i Modum.