Już przed karierą w ESA pracował w branży lotniczo-kosmicznej: od kwietnia do września 2001 odbywał staż w Thales Alenia Space w Cannes, od października 2001 pracował w GMV Innovating Solutions jako inżynier dynamiki pojazdów kosmicznych przy misjach dotyczących teledetekcji, a w latach 2002–2004 w Centre National d’Études Spatiales (CNES – francuskiej agencji kosmicznej). W 2004 roku wstąpił do szkoły pilotów Air France, kończąc ją w 2006 roku by ostatecznie uzyskać licencję pilota transportu liniowego wraz z uprawnieniami lotu według wskazań przyrządów (Air Transport Pilot License-Instrument Rating: ATPL-IR) oraz od 2006 roku latać na samolocie pasażerskim Airbus A320.
Życie prywatne Thomas Pesquet już przed zatrudnieniem w agencji kosmicznej był aktywny fizycznie. Według oficjalnego życiorysu ma czarny pas w judo, uprawia też koszykówkę, jogging, pływanie, grę w squasha oraz sport na świeżym powietrzu, w tym kolarstwo górskie, kitesurfing, żeglarstwo, narciarstwo i wspinaczkę górską. Ma też duże doświadczenie w nurkowaniu z akwalungiem i skokach na spadochronie. Wśród innych zainteresowań wymienia podróże, grę na saksofonie oraz lekturę.