Né le 15 août 1965 à Sunnyside, dans l'État de Washington, Rob Thomas étudie l'histoire à l'université du Texas à Austin, dont il sort diplômé en 1987. Il enseigne d'abord le journalisme dans un lycée de San Antonio avant de travailler pour la chaîne d'information Channel One News, une expérience qui inspirera son roman Satellite Down. Il se fait d'abord connaître comme auteur de romans pour la jeunesse, à commencer par Rats Saw God en 1996, avant de se tourner vers l'écriture pour la télévision, notamment sur la série Dawson's Creek et le scénario du film Drive Me Crazy en 1999. En 2004, il crée Veronica Mars, série culte suivant les enquêtes d'une lycéenne détective, diffusée jusqu'en 2007 puis relancée en 2019. Il développe ensuite 90210, coproduit Party Down à partir de 2009 et crée la série iZombie en 2015. En 2014, il écrit, réalise et produit le long métrage Veronica Mars, financé par une campagne Kickstarter historique ayant récolté plus de deux millions de dollars auprès des fans de la série.
Rob Thomas puise dans son expérience d'enseignant de journalisme et son passage par une chaîne d'information une attention particulière portée à l'observation sociale et aux mécanismes de pouvoir, visibles notamment dans Veronica Mars. Son parcours de romancier pour la jeunesse, avant de devenir showrunner, nourrit un art du dialogue vif et une capacité à construire des personnages adolescents complexes et attachants. Le teen drama classique, mêlé aux codes du roman noir et du polar, façonne l'identité de Veronica Mars, où l'enquête policière sert de prisme à une critique sociale des inégalités de classe. Sa propre expérience de la satire des coulisses professionnelles, expérimentée sur Party Down, révèle un goût pour la comédie d'observation sur le monde du travail et des ambitions déçues.
En tant que créateur et parfois réalisateur de ses propres séries, Rob Thomas privilégie une écriture resserrée sur le dialogue et la voix off, en particulier dans Veronica Mars, où la narration intérieure de l'héroïne installe un ton mordant proche du roman noir. Son adaptation cinématographique de Veronica Mars en 2014 conserve cette tonalité, tout en assumant une esthétique plus classique de thriller adressé directement aux fans de la série originale. Il aime construire des intrigues à énigmes sur une saison entière, où chaque épisode apporte sa pièce au puzzle, un principe narratif qu'il a largement contribué à populariser à la télévision américaine. Son travail de showrunner se distingue aussi par une fidélité relative aux petits budgets et aux formats atypiques, qu'il a assumés tout au long de sa carrière plutôt que de se plier aux exigences des grandes chaînes.
Rob Thomas a été nommé à plusieurs reprises aux Golden Satellite Awards pour son travail de créateur et scénariste. Sa série Party Down lui a valu un AFI Award, tandis que Veronica Mars a été distinguée par l'American Film Institute parmi les meilleures séries de son année de diffusion.
L'actrice Kristen Bell demeure sa collaboratrice la plus emblématique, ayant incarné Veronica Mars à la télévision puis au cinéma, y compris lors de la relance de la série en 2019. La scénariste Diane Ruggiero a coécrit avec lui l'essentiel des épisodes et du long métrage Veronica Mars. Le producteur Joel Silver a également accompagné la première mouture télévisée de la série en tant que producteur exécutif.
L'enquête policière comme moyen de dévoiler les inégalités sociales et les hypocrisies d'une petite ville américaine constitue le cœur de Veronica Mars, sa création la plus célèbre. La satire des ambitions déçues et des coulisses du monde du travail, en particulier celui du cinéma et de la restauration événementielle, traverse sa série Party Down. Les récits d'adolescence et de passage à l'âge adulte, souvent teintés d'un regard désabusé, occupent une place centrale dans l'ensemble de son œuvre télévisuelle. Enfin, la fidélité et la mobilisation d'une communauté de fans, illustrées par le financement participatif du film Veronica Mars, sont devenues une composante importante de sa manière de concevoir des projets.