Né en 1981 à Bayonne, Thomas Barthelemy débute le saxophone au CRR de Bayonne (classe d'Eric Devallon), avant d'étudier au CRR de Lyon et Versailles dans les classes de Jean-Denis Michat et Vincent David. Il intègre en 2005 la classe de Claude Delangle au CNSMDP, où il obtient un Master mention TB à l'unanimité.
A partir de 2006 (date de la création) est membre de l'ensemble de saxophones SQUILLANTE.
« J'ai toujours été séduit par le son BG et par le design des produits " et puis je suis un pur produit de l'école lyonnaise ;-) »
Cet ensemble a joué dans plusieurs festivals : "Flaneries Musicales de Reims (concert de clôture devant 17000 personnes), Semaines Musicales de Quimper, Festival " C pas classique " de Nice, " les concerts de l'improbable " de Jean-François Zygel au théâtre du Chatelet à Paris, "Festival des jeunes interprètes" à Radio France, "La boite à musique" de Jean-François Zygel à la télévision française mais, également, au Festival Ibérique de Badajoz en Espana, au Festival de Samobor en Croatie, au Festival "Mes Echappées, mon raisin" en Belgique. Chaque été depuis 2008, neuf musiciens de l'Ensemble Squillante partagent sa passion pour la musique qu'il donne en chambre lors du " Cours International de Saxophone de la Villa de Montefrío " (Grenade) en Espagne, aux côtés d'étudiants de tout le monde.
Son intérêt pour le jazz et les musiques improvisées lui permet de travailler et de collaborer avec des musiciens tels que David Liebman, Daniel Humair, Walter Thompson, Didier Lockwood, Christophe Monniot, Daniel Casimir... Il a été pendant plusieurs années saxophoniste au sein de la Musique des Equipages de la Flotte de Brest. Il est également passé par des formations prestigieuses telles que l'orchestre de Paris, l'orchestre du Capitole de Toulouse, l'orchestre Bordeaux Aquitaine, l'orchestre national des Pays de la Loire, les orchestres " les siècles " et l'orchestre Intercontemporain (direction Peter Eötvös).
Il enseigne depuis 2017 au CRR de Toulouse, et depuis 2015 au centre musical du Pays basque " Musikene "