Nach einer internationalen Karriere als Bariton absolvierte Thomas Mohr den Fachwechsel zum Heldentenor.

So feierte er u.a. an der Kölner Oper große Erfolge als Idomeneo sowie als Siegmund. In den darauffolgenden Jahren folgten die vielbeachteten Debüts als Parsifal am Theater Erfurt, Max im "Freischütz" in Köln und St. Gallen sowie als Loge im "Rheingold" in Leipzig. Er gastierte u.a. als Parsifal in Malmö und Poznań, als Loge in Minden, als Siegmund beim „Ring Halle Ludwigshafen“ und in Freiburg und Dijon (für konzertante Aufführungen des 1. Aufzugs), aber auch in der Operette beispielsweise als Eisenstein und Danilo in München, Dresden u.a. 2016 debütierte der Sänger mit überwältigendem Erfolg als Siegfried in der Leipziger „Götterdämmerung“, 2017 erfolgte sein bejubeltes Debüt als Siegfried („Siegfried“) im Mindener Ring, in welchem er im darauffolgenden Jahr als Siegfried in der „Götterdämmerung“ zu erleben war und damit in allen Teilen des „Rings“ mitwirkte. Im Sommer 2019 folgte die zyklische Aufführung des kompletten „Rings“. Im Konzertbereich sang Thomas Mohr Beethovens 9. Sinfonie u.a. in Tokio, der Hamburger Laeiszhalle sowie auf Tournee mit dem Kammerorchester Basel, Mahlers „Lied von der Erde", Schönbergs „Gurre-Lieder", Pfitzners „Von deutscher Seele", Mendelssohns „Lobgesang“ sowie Orffs „Carmina burana".

Seit dem Wintersemester 2002/03 lehrt Thomas Mohr als ordentlicher Professor für Gesang an der Hochschule für Künste Bremen.