Thomas lahir pada tahun 1488 di Fuentellana, Castile, Spanyol. Ayahnya adalah seorang pejabat militer Spanyol yang bernama Aloazo Tomas Garcia dan ibunya bernama Lucia Martinez. Thomas dibesarkan di kota Villanova dan menyelesaikan pendidikannya di Universitas Alcala. Setelah lulus, ia menjadi seorang profesor seni, logika dan filsafat di universitas yang sama pada tahun 1514.
Karena panggilan Tuhan, maka Thomas meninggalkan pekerjaan duniawinya dan masuk Biara Agustinian di Salamanca pada tahun 1516 dan ditahbiskan menjadi imam pada tahun 1518. Misa pertamanya adalah misa Natal ditahun itu. Setelah itu, Thomas diberi tugas sebagai provinsial Biara Agustinian. Ia mengerjakan tugasnya dengan baik dan ia adalah orang pertama yang mengutus para biarawan Agustinian untuk merasul di Benua Amerika.
Kemudian, Thomas dicalonkan sebagai Uskup Granada, Spanyol. Awalnya, Thomas menolak tawaran tersebut, tetapi setelah Paus yang berbicara padanya, Thomas pun dengan penuh ketaatan menerima jabatan sebagai uskup dan ditahbiskan 1 Januari 1545.
Pertama kali ia masuk ke keuskupan Granada, Thomas diberikan sejumlah dana untuk membeli perabotan dan keperluan rumah kediaman uskup. Tetapi, Uskup Thomas berkata, “Apa yang seorang biarawan miskin seperti diriku inginkan dari furnitur – furnitur?” Lalu, uang dana tersebut Thomas gunakan untuk membeli perabotan rumah sakit, yang akan ia sumbangkan nantinya.
Setiap hari, Thomas yang adalah seorang uskup, memilih untuk memakai jubah yang sama, jubah yang sudah ia pakai sejak masih menjadi novisiat. Jubah Agustinian itu sudah lusuh dan sobek. Thomas hanya memperbaiki jubah itu jika rusak dan tidak punya jubah lagi yang lain. Para pegawai dan pengurus rumah tangga keuskupan merasa malu dengan penampilan seorang bapa uskup yang lebih mirip dengan orang miskin, tetapi mereka tidak bisa mengubah kebiasaan Thomas tersebut.
Selain itu, setiap pagi ratusan orang miskin datang ke keuskupan untuk diberi makanan, anggur dan uang. Kagiatan ini dianggap sebagai bentuk eksploitasi, namun Thomas menjawab, “Jika ada orang yang tidak mau bekerja, maka sudah ada pihak berwenang untuk menanganinya. Tugas saya disini adalah untuk membantu dan meringankan mereka yang datang ke pintu saya.” Disisi lain, Thomas juga merawat anak-anak yatim piatu, membayar para pelayannya yang membawa anak-anak yatim piatu kepadanya dan mendorong agar orang-orang kaya di keuskupannya bisa meneladani sikap baiknya ini.
Ketika ada seorang pendosa yang marah kepadanya karena tidak suka dengan nasehatnya, Uskup Thomas dengan rendah hati selalu berkata, “Ini salahku, aku berbicara kepadanya dengan agak sedikit terlalu keras. Pastilah ia punya alasan tepat melakukan apa yang ia lakukan. Aku, seorang di antaranya, yang percaya akan hal itu.” Perkataannya itu sempat dikritik karena terlalu lembut kepada para pendosa. Namun, Thomas kembali berkata, “Bisakah mereka bertanya apakah dulu St.Agustinus atau St.Yohanes Krisostomus menggunakan pengucilan dan ekskomunikasi untuk menobatkan para pemabuk dan para pendosa?”
Ketika Thomas yang sakit dan sudah sekarat, dengan rendah hati ia meminta agar kasurnya disumbangkan ke dalam penjara agar dapat digunakan untuk para tahanan disana. Saat misa diadakan dihadapannya pada tanggal 8 September 1555, setelah menerima Komuni, Uskup Thomas berkata, “Ke tanganMU ya Tuhan, kuserahkan nyawa-ku.” Setelah berkata demikian, Yesus pun datang untuk menjemput Uskup Thomas kembali ke pangkuan Bapa di surga. Uskup Thomas dari Villanova dikanonisasi 7 Oktober 1618 oleh Paus Paulus V.