Thomas Wiegand ist Professor am Lehrstuhl für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Berlin und Institutsleiter des Fraunhofer-Heinrich-Hertz-Instituts in Berlin. Er erwarb 1995 den Abschluss als Dipl.-Ing. für Elektrotechnik an der Technischen Universität Hamburg-Harburg und promovierte im Jahr 2000 an der Universität Erlangen-Nürnberg zum Dr.-Ing.
Als Student war er Gastwissenschaftler an der Universität Kobe, Japan, der University of California in Santa Barbara und der Stanford University, USA, zu der er später auch als Gastprofessor zurückkehrte. Er war Mitbegründer und Berater verschiedener Start-up-Unternehmen.
Seit 1995 beteiligt er sich aktiv an der Standardisierung im Bereich Multimedia und hat zahlreiche erfolgreiche Beiträge bei der ITU-T und der ISO/IEC eingereicht, insbesondere zu den Standards H.263, H.264/AVC, H.265/HEVC und H.266/VVC. Seit 2000 ist er Associate Rapporteur der ITU-T VCEG. Von 2005 bis 2009 war er stellvertretender Vorsitzender von ISO/IEC MPEG Video. Von 2018 bis 2023 war er Vorsitzender der ITU/WHO-Fokusgruppe für künstliche Intelligenz im Gesundheitswesen.
Die Projekte, die er im Rahmen der Entwicklung des H.264/AVC-Standards mitgeleitet hat, wurden mit einem ATAS Primetime Emmy Engineering Award und einem NATAS Technology & Engineering Emmy Award ausgezeichnet. Für die Entwicklung von H.265/HEVC erhielt er ebenfalls einen ATAS Primetime Emmy Engineering Award. Für seine Forschungen im Bereich der Videokodierung und -übertragung erhielt er zahlreiche Auszeichnungen, darunter den Vodafone Innovations Award, den EURASIP Group Technical Achievement Award, den Eduard-Rhein-Technologiepreis, den Karl-Heinz-Beckurts-Preis, den IEEE Masaru Ibuka Technical Field Award und den IMTC Leadership Award. Für seine Veröffentlichungen wurde er mehrfach mit Best-Paper-Preisen ausgezeichnet. Thomson Reuters führte ihn unter den „World’s Most Influential Scientific Minds“ als einen der meistzitierten Forscher seines Fachgebiets auf. Er ist Träger des ITU150 Award.
Seit 2016 ist er Mitglied des Kuratoriums der Filmuniversität Babelsberg und seit 2019 Mitglied des wissenschaftlichen Beirats des Robert-Koch-Instituts.
Er ist Fellow des IEEE, der ITG VDE, von ELLIS sowie von BIFOLD. Er wurde in die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (Acatech) und Nationale Akademie der Wissenschaften (Leopoldina) gewählt.