Thomas var sønn av skipsreder Thomas Nielsen og Hedvig Sigrid Ingeborg Catharina Pantzerhielm. Han ble student i 1904 og tok språklig-historisk embetseksamen i 1910 med latin hovedfag. Deretter ble han ansatt som lærer ved St. Hanshaugen skole, og var ved Hallings skole fra 1912 til 1919. Han var universitetsstipendiat fra 1917 til 1925, og ble i 1919 med en avhandling om . Fra 1919 var han lektor ved Frogner skole. Fra 1926 var han også lektor i latin ved Universitetet i Oslo. Under krigen ble han angitt for en uttalelse om tyskerne i klasserommet, og satt fengslet noen uker i 1941.