Thys var født i Brussel, og ble i 1910 Belgias første nasjonale mester i sykkelcross. I 1913 tok han sin første seier i Tour de France, 22 år gammel. Underveis ødela han sykkelgaffelen, og måtte overtale en lokal sykkelbutikkeier om å reparere den. Selv om han fikk 30 minutter i straffetid for dette, vant han løpet sammenlagt med to minutter da de var ferdige i Paris. Han vant rittet også året etter, i 1914. På grunn av første verdenskrig ble det ikke avholdt noe Tour de France i årene 1915-1918, men Thys vant igjen i 1920.