Aufgewachsen in Heilbronn, besuchte Roth das dortige Justinus-Kerner-Gymnasium. Danach studierte er Anglistik und Germanistik in Heidelberg. Anfang der 1980er Jahre absolvierte Roth ein Volontariat beim Süddeutschen Rundfunk und moderierte im Hörfunkprogramm SDR 3 u. a. die Jugendsendung POINT.

Von 1988 bis 1991 war Thomas Roth ARD-Korrespondent und Studioleiter in Johannesburg, anschließend arbeitete er im ARD-Studio in Moskau. 1995 wurde er Hörfunkdirektor des WDR, bevor er 1998 für vier Jahre als Studioleiter nach Moskau zurückkehrte. Am 1. Mai 2002 übernahm Thomas Roth den Posten des Moderators und Chefredakteurs imARD-Hauptstadtstudio in Berlin. Vom 1. April 2007 war er erneut Leiter des ARD-Studios Moskau. Von Dezember 2008 bis zum Sommer 2013 war er ARD-Studioleiter in New York.[1]

Seit dem 5. August 2013 ist Thomas Roth Moderator der Tagesthemen und damit Nachfolger von Tom Buhrow.

Thomas Roth ist Mitglied in der Organisation Reporter ohne Grenzen und hielt in der Berliner Akademie der Künste am 25. September 2014 die Festrede zum 20. Jahrestag der Gründung der Deutschen Sektion der Organisation.