Entre sus numerosas colaboraciones musicales destacan participaciones junto a Radiohead, John Cage, Gorillaz y Damon Albarn, Tom Waits, Marianne Faithfull, Robert Wilson, Emilie Simon (The March of Penguins), Milos Forman (Amadeus), Valery Gergiev, Felix Carrasco, Jean-François Zygel, Michel Plasson, Myung-Whun Chung, Paul Sacher, Arturo Tamayo, Maurice Bourgue, Alexei Ogrintchouk, Patrick Gallois, András Adorján, Marc Grauwels, Philippe Bernold, Pierre-Yves Artaud, Vladimir Mendelssohn, Philippe Müller, Gil Sharon, Roger Muraro, Jay Gottlieb, quatuor Rosamonde, Balanescu quartet, Orlando quartet, Artis quartet, Michel Redolfi, Marcel Landowski, Jacques Chailley, Philippe Sarde, Isabelle Huppert, Charles Berling, Yvan Cassar, Manu Dibango, Fred Frith, Phil Minton, Lara Fabian y Vanessa Paradis, entre otros.
Ha ofrecido concierto en todas las salas de París (Theatre des Champs-Elysées, Opera, Olympia, Salle Pleyel, etc.), así como en el Ámsterdam Concertgebouw y en el Zúrich Tonhalle, así como en Tokio, Nueva York, México, Los Ángeles, Sídney, San Petersburgo, San Francisco, Budapest, Bogotá, Estocolmo, Helsinki, Praga, Barcelona, Madrid, Monterrey, Tel Aviv, Seattle, Reikiavik, Salzburgo, Berlín, Londres, Filadelfia, Lisboa y gran cantidad de festivales internacionales.
Entre sus reconocimientos figura el Premio Música Clásica 2002 otorgado por la crítica europea en Midem (Cannes), junto a la revista The Choice of Gramophon.
Además, se ha presentado en numerosos eventos especiales como la 150.ª Copa Louis Vuitton-América y el 20 aniversario del Canal +, entre otras celebraciones.
Thomas Bloch ha grabado para las compañías Columbia, EMI, Erato, Deutsche Grammophon, Harmonia Mundi, Philips, RCA, Sony Classical, Toshiba, Naïve, D&G y K.617.