Thomsen startet å spille håndball som seksåring i Frederikshavn KFUM. Hun spilte senere ungdomshåndball i Frederikshavn fI før hun skiftet til Lyngså BK som 18-åring, hvor hun fikk med seg en DM-bronse. Hun reiste deretter til Norge, hvor hun spilte for klubbene Skogn IL og Drammen HK, før hun vendte tilbake til Danmark og Frederikshavn fI. Hun var en periode spillende trener i Sindal IF, ungdomstrener i FfI og talenttrener for Dansk Håndbold Forbund. Hun tok så over som trener for Team Tvis Holstebro, før hun i 2012 skiftet til FC Midtjylland. Fra 1. juni 2014 var hun samtidig trener for Sveriges kvinnelandslag i håndball sammen med Thomas Sivertsson.