Né à Gap le 28 septembre 1927, il sera auteur dramatique, comédien, metteur en scène et réalisateur.
A quatorze ans, il se découvre une passion pour le théâtre contemporain. En trois ans, il lira toutes les pièces de théâtre publiées depuis 1900.
En 1947, juste avant de passer son bac, il quitte sa famille avec une idée bien arrêtée : écrire et jouer la comédie à Paris. Il paye ses cours de comédie avec son salaire de télégraphiste et joue comme figurant dans plus de cinquante films. La nuit, il s'acharne à son bureau et s'essaye à la dramaturgie. En résultera sept pièces d'affilée... qui seront toutes refusées.
La ténacité de Robert Thomas sera récompensée avec sa huitième pièce.
Retenue par le théâtre des Bouffes-Parisiens,
Piège pour un homme seul fait un triomphe le 28 janvier 1960, soir de la générale, et son auteur devient célèbre du jour au lendemain.
Elle se voit rapidement traduite, représentée (ainsi qu'adaptée, plus tard, pour la télévision) dans le monde entier.
Dès sa création, Alfred Hitchcock, souhaitant acheter les droits d'adaptation de la pièce au cinéma, rencontre même son auteur. Ce projet ne verra malheureusement jamais le jour, Hitchcock décédant avant sa finalisation.
Ce succès théâtral conforte Robert Thomas dans sa voie d'auteur dramatique. Dès lors, il se trouvera une spécialité en mariant l'intrigue policière au théâtre de boulevard.
L'année suivante, il reprend en la réécrivant sa première pièce (1958),
Huit femmes, qui sera adaptée en 2001 par François Ozon pour le cinéma, avec Danielle Darieux, Catherine Deneuve, Fanny Ardant...
Il meurt à Paris, le 3 janvier 1989.