Muy poco se conoce sobre la vida de Thomas Robinson. Sin embargo es posible sacar conclusiones de las páginas de dedicatoria de sus obras. Él y su padre estaban en el servicio de la familia Cecil: el padre de Robinson trabajó para el 1er Conde de Salisbury, Robert Cecil, y Thomas estaba en el servicio del 1er Conde de Exeter, Thomas Cecil que era hermano de Robert Cecil. La familia Cecil fomentó a varios artistas en ese tiempo, entre otros William Byrd y Orlando Gibbons.

Antes de 1589 Thomas Robinson se convirtió en profesor privado de música de la Princesa Anne y de la Reina Sophie en Elsinore, Dinamarca. La princesa Anne era la hija del Rey de Dinamarca, Frederick II. Esto debe de haber sido antes del matrimonio de Anne con James en 1589. Se presume que Thomas Robinson debe haber estado entonces en sus veinte años, por lo que su nacimiento puede estimarse alrededor de 1560.

La Corte de Dinamarca, como otras cortes, empleó a muchos músicos bien reconocidos de Dinamarca y otros países, como Inglaterra, Francia, Alemania y los Países Bajos. Además de la propia mención de Robinson sobre su empleo allí, no existe  ningún registro oficial de esto.

En 1603 Thomas Robinson publicó su primer libro, "Medulla Musicke", del que  no ha sobrevivido ninguna copia. Se supone que incluía 40 canones sobre el entonces popular plainsong "Miserere" sobre arreglos de William Byrd y Alfonso Ferrabosco. Incluso se ha sugerido que jamás fue publicado, aunque Robinson parece estar refiriéndose a él en las primeras páginas de su segundo libro: ‘Right courteous Gentlemen, and gentle Readers, your fauourable acceptance of my first fruits from idlenesse, hath eccited mee further to congratulate your Musicall endeauours’ (Justos atentos caballeros, y gentiles lectores, su favorable aceptación de los primeros frutos de mi ocio, me ha animado nuevamente a cumplimentar sus esfuerzos musicales).

En 1603 Robinson sacó su segundo libro, "The Schoole of Musicke, a tutor for lute and other instruments". Este desplazó al libro de John Alford "A Briefe and Easye Instru(c)tion" de 1574 como el más importante método de laúd en Inglaterra de ahí en adelante. Robinson fue uno de  los 12 laudistas que tocaron en el banquete de Merchant Taylor dado en honor de James I el 16 de julio de 1607. En 1609 se publicó el tercer libro de Robinson, "New Citharen Lessons". Era un método de cítara para principiantes y estudiantes avanzados.

Las obras de Thomas Robinson consisten en su mayor parte en sus propias composiciones. Pero hay también arreglos de otras piezas musicales, algunas de las cuales todavía son bastante populares: por ejemplo "My Lord Willoughby's Welcome Home" (en: The Schoole of Musicke) o "Can She Excuse My Wrongs?" (en New Citharen Lessons) - ambos originalmente compuestos por John Dowland.
Enseñó y escribió música para laúd, cítara, orpharion, bandurria, viola y canto. No hay más información disponible sobre la vida de Thomas Robinson después de 1609.