Точное место и время рождения Жана Франсуа Тома де Томона не известны. Предполагают, что он родился в 1759 году в Нанси или в 1760 году в Берне. Архитектурное образование им было получено во Франции, в Парижской Академии архитектуры. Как лучший ученик, Тома де Томон был отправлен для продолжения обучения в Италию, где посетил Неаполь, Флоренцию, Венецию и Рим. После возвращения в Париж его приняли на службу к брату Людовика XVI графу д'Артуа в качестве архитектора и рисовальщика.
После Французской революции Тома де Томону пришлось покинуть родину. Некоторое время он работал в Польше, где в 1790 году перестроил дворец князей Любомирских. В конце 1794 года архитектор переехал в Венгрию, где поступил на службу к князю Миклошу Эстергази. За время службы у Эстергази Тома де Томон составил несколько проектов общественных зданий. Но на практике они не реализовывались. По всей видимости, князь содержал в своём штате архитектора только для престижа. Жалование Тома де Томона в 900 флоринов в год не было особенно щедрым. Поэтому в конце 1797 года он принял приглашение русского посла в Вене князя Дмитрия Михайловича Голицына приехать в Россию.
Первое время Тома де Томон работал на брата посла князя Александра Михайловича Голицына в его имении Самойлово, где построил церковь во имя Пречистой Богородицы. Её возведение, по всей видимости, было завершено в 1800 году, после чего архитектор направился в Санкт-Петербург. [2, с. 14]
В первую очередь Тома де Томон принял участие в конкурсе на проект нового Казанского собора. В конкурсе победил А. Н. Воронихин, но само участие позволило французскому зодчему приобрести необходимый опыт и знакомства. 18 августа 1800 года совет Академии художеств присвоил Тома де Томону звание академика. Во многом этому способствовала большая популярность в Санкт-Петербурге рисунков и гравюр архитектора.
Вскоре Павел I поручил Тома де Томону составить проект триумфальных ворот с кардегардиями для одной из московских застав. Зодчий создал несколько вариантов, один из которых император утвердил к исполнению. Однако, последующая гибель Павла I этому помешала.
Главной работой архитектора в Санкт-Петербурге стал архитектурный ансамбль стрелки Васильевского острова, над проектом которого Тома де Томон начал работать уже в 1801 году. Здесь по его проекту в 1804-1810 годах были построены здание Биржи с Ростральными колоннами и гранитной парадной пристанью.
30 января 1802 года Александр I издал указ: "Архитектора Томона, приняв в Российскую службу, повелеваю причислить его в ведомство Кабинета и производить жалованья по две тысячи рублей в год". [2, с. 37]
Тома де Томону сразу же поручили реконструкцию здания Большого каменного театра. Составленный им проект был принят императором 12 апреля. Александр I остался доволен работой француза и назначил его придворным архитектором. В этом качестве он занимался переделкой интерьеров Зимнего дворца, строительством летней императорской резиденции на Каменном острове.
После окончания реконструкции Большого каменного театра Тома де Томон оставался его главным инспектором, ответственным за текущие ремонтные работы.
5 мая 1802 года президент Академии художеств А. С. Строганов предложил совету Академии принять Тома де Томона в штат преподавателей. В конце месяца это предложение было принято. Зодчему отдали служебную квартиру, которую ранее занимал академик Павел Брюлло. Она находилась в первом этаже здания Академии художеств, со стороны 4-й линии в северной части здания. Классы, в которых преподавал Тома де Томон располагались в противоположном конце здания на втором этаже. Коллегами француза по преподавательскому труду стали А. Н. Воронихин и А. Д. Захаров. 11 декабря 1802 года Тома де Томон был удостоен звания профессора перспективы.
В 1803-1804 годах Тома де Томон проектировал здания театра и военного госпиталя в Одессе, Сального буяна в Петербурге.
20 декабря 1804 года Тома де Томон был назначен главным художником на стеклянный завод. По его рисункам создавались хрустальные вазы, посуда, нередко - целые сервизы, которые целиком отправлялись в великокняжеские дворцы. Иногда француз выполнял рисунки для фарфорового завода, в штате которого он никогда не состоял. В списках служащих завода Тома де Томон числился вплоть до своей смерти, после чего эту должность занял Карл Росси.
Следующей работой Тома де Томона стал проект здания для института глухонемых, который на свои деньги в 1805 году начал создавать граф Ильинский. Известны четыре варианта проекта, один из которых был реализован в имении графа Романово. До наших дней это здание не сохранилось, так как было полностью разрушено в годы Великой Отечественной войны.
По заказу императрицы Марии Фёдоровны в 1805-1809 годах Тома де Томон создал в Павловске памятник-мавзолей в память Павла I. Тогда же зодчий составил проект триумфальной колонны для Полтавы, вместе с А. Н. Воронихиным проектировал фонтаны вдоль дороги в Царское Село. В 1806-1807 годах из под руки Тома де Томона один за другим вышел целый ряд типовых проектов казённых зданий для губернских городов. Им были придуманы планы дома военного губернатора, домов вице-губернатора и обер-коменданта, домов полицмейстера, почтмейстера и других служащих, постоялого двора (прообраз гостиницы), здания для купцов (прототип доходного дома), бани, кузницы. Тогда же Тома де Томон перестраивал дом графини Лаваль на Английской набережной.
Нереализованным остался выполненный Тома де Томоном в 1809 году проект каменной церкви на Волковом кладбище.
Плодом многолетнего труда зодчего стала изданная в 1809 году книга "Трактат о живописи". 1 сентября следующего года ему было присвоено звание профессора архитектуры. На следующий год зодчий принял предложение Августина Бетанкура о занятии места преподавателя архитектуры и рисунка в Институте Корпуса инженеров путей сообщения "с чином майорским". Эту работу он совмещал с преподаванием в Академии художеств. Для Института Корпуса инженеров путей сообщения в 1812 году Тома де Томон составил несколько проектов учебного здания, которые к исполнению приняты не были.
По заданию двора в 1811 году Тома де Томон вернулся к проектированию театра, на этот раз - на будущей площади Островского. Задолго до Карла Росси он предложил организовать между Аничковым дворцом и Публичной библиотекой обширную площадь, главной доминантой которой станет перестроенный театр Казасси. Проект Тома де Томона был принят, но его реализации помешала война с Францией.
Жан Француа Тома де Томон скончался 23 августа 1813 года. Архитектор упал со строительных лесов, обследуя здание Большого театра после пожара в ночь на 1 января 1811 года. Оправиться от полученных травм он так и не смог. Тома де Томона отпевали в костёле святой Екатерины, похоронили на Смоленском кладбище. Долгое время место его захоронения считалось утерянным, но в советское время его обнаружил первый хранитель и директор Музея городской скульптуры Н. В. Успенский. В 1940 году прах и могильный памятник Тома де Томона и его супруги Клер были перенесёны в некрополь Александро-Невской лавры.