Um 1596/97 wurde Thomas de Keyser als Sohn des Bildhauers und Architekten Hendrick de Keyser in Amsterdam geboren. Dieser führte ihn von 1616 bis 1618 in die Grundzüge der Architektur ein, nachdem Thomas eine Lehre bei einem unbekannten Maler, möglicherweise Cornelis van der Voort, absolviert hatte. Er wandte sich jedoch wieder der Malerei zu und spezialisierte sich auf Bildnisse. Am 5. Juli 1626 heiratete De Keyser die aus einer reichen Goldschmiedefamilie stammende Machtelt Andries, mit der er insgesamt vier Kinder hatte. Offizielle Aufträge dokumentieren sein künstlerisches Renommée, wie das 1632 vollendete Schützenstück mit der Kompagnie von Kapitän Allaert Cloeck und Leutnant Lucas Jacobsz. Rotgans belegt (Amsterdam, Rijksmuseum). In den 1640er Jahren wandte sich Thomas de Keyser verstärkt anderen Einnahmequellen zu: Wie sein Bruder Pieter stieg er in den Handel mit Baustoffen ein und unterhielt kaufmännische Beziehungen bis nach London. Dennoch malte De Keyser, wenn auch in reduziertem Umfang, weiter und erhielt 1652 den Auftrag für die großformatige Historie „Odysseus und Nausikaa", die zur Ausstattung des Amsterdamer „stadhuis“ bestimmt war. Am 7. Juni 1667 wurde der Maler in Amsterdam begraben.
Mit seinen neuartigen kleinformatigen Bildnissen, die den Dargestellten in ganzer Figur in einem oftmals detailliert ausgestalteten Interieur zeigen, entwickelte De Keyser einen neuen Portraittypus. Dafür rezipierte er auch die von Willem Duyster und Pieter Codde gemalten kleinformatigen Genreszenen, die häufig in einem Innenraum angesiedelt sind. In seinen letzten Lebensjahren wurde De Keyser zu einem wichtigen Vertreter des Reiterportraits in Holland.