[2]​ Recibió la medalla Fields en 1958 por sus trabajos en topología, rama de las matemáticas llamada 'geometría de situación'.

Formado en el Lycée Saint-Louis y la Escuela Normal Superior, fue profesor en Grenoble y Estrasburgo.

Aunque conocido por su desarrollo de la teoría de las catástrofes entre 1968 y 1972, su primer trabajo tuvo que ver con la topología y en especial con la rama llamada topología diferencial.

En topología introdujo un concepto que por su importancia es hoy de frecuente uso, el cobordismo,[4]​ al cual definió de este modo: dos variedades compactas de dimensión n son cobordantes si su reunión constituye el borde de otra variedad compacta de dimensión n+1.

Thom fue autor de numerosas obras científicas, como la Théorie des catastrophes et biologie [Teoría de las catástrofes y biología] (1979), Paraboles et catastrophes [Parábolas y catástrofes] (1983) y Prédire n'est pas expliquer [Predecir no es explicar] (1991), entre otras.