Ingénieur de profession, Thomas Courbe a commencé sa carrière en tant qu'officier de 2e classe dans le domaine de l'armement.
Il est diplômé de l'école nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace, et a été décoré chevalier de la Légion d'Honneur ainsi qu'officier de l'Ordre National du Mérite.
Il a entamé son parcours professionnel à la direction générale de l'armement (DGA) en tant que responsable des programmes d'avions de combat, puis en tant que chef de cabinet du directeur du service des programmes aéronautiques.
En 2002, il a rejoint la direction générale du Trésor où il a occupé le poste d'adjoint au chef du bureau Asie, puis celui de chef du bureau Afrique-Maghreb jusqu'en 2004.
Entre 2006 et 2015, Thomas Courbe a occupé divers postes, passant du chef du bureau des affaires aéronautiques, militaires et navales à celui de secrétaire général puis délégué aux ressources humaines de la DG Trésor.
En 2018, il a été nommé directeur général adjoint de la DG Trésor, et depuis cette même année, il est à la tête de la direction générale des entreprises.