Für sein Kinodebüt Der Mitwisser erhielt er 1991 den Max Ophüls-Preis als Bester Nachwuchsdarsteller. 1993 folgte Stalingrad von Joseph Vilsmaier, der Thomas Kretschmann international bekannt machte. Patrice Chéreau engagierte ihn für Die Bartholomäusnacht (1994). Zu seinen anschließenden US-Produktionen gehören U-571 (2000) mit Matthew McConaughey und Harvey Keitel, Blade 2 (2002) mit Wesley Snipes und Head In The Clouds (2004) mit Charlize Theron.

Im US-Fernsehen trat er unter anderem in der Kultserie 24 auf. In Deutschland stand Thomas Kretschmann mit Bruno Ganz, Alexandra Maria Lara und Corinna Harfouch für Der Untergang (2004) von Oliver Hirschbiegel vor der Kamera.

Aktuell sah man ihn in der Rolle des Kapitän Englehorn in Peter Jacksons Blockbuster King Kong (2005) mit Naomi Watts, Jack Black und Adrien Brody. Mit Brody spielte Kretschmann bereits in Roman Polanskis Oscar®-Preisträger Der Pianist (2002). Dann war er als Papst Johannes Paul II in dem Biopic Have No Fear: The Life of Pope John Paul II zu erleben, der das Leben des Karol Wojtyla erzählt.

Thomas Kretschmann lebt mit seiner Frau und drei Kindern in Los Angeles, Kalifornien.

• 2004: Interview zu Der Untergang
• 2006: Interview zu Rohtenburg