Como parte de una familia militar, Thomas se enroló en el Ejército británico a una edad temprana.
En 1753, era un alférez en el 20.º Regimiento de a Pie y vio la acción con su regimiento durante la Guerra de los Siete Años.
En 1777, el sobrino de Thomas Carleton, Christopher Carleton, se unió al 29 regimiento como Mayor y sirvió bajo las órdenes de su tío durante el resto de la guerra.
El Coronel Thomas Carleton no se encontraba bien con su nuevo comandante, Frederick Haldimand, que nombrara a Guy Carleton como Gobernador General de Canadá, y envió a Thomas a Inglaterra.
Monte Carleton, la montaña más alta de Nuevo Brunswick, recibe este nombre en su honor.