Hans Thoma verbringt seine Kindheit im Schwarzwalddorf Bernau. 1853 begibt er sich nach Basel, um dort zunächst eine Lithografen- und dann eine Malerlehre zu beginnen. Die ersten künstlerisch-technischen Grundlagen erhält Thoma 1855 bei einem Uhrenschildmaler in Furtwangen, bei dem er für kurze Zeit in die Lehre geht. Noch im gleichen Jahr kehrt er nach Bernau zurück und malt kleine Landschaften und Bildnisse, die er zu geringen Preisen verkaufen kann. Dadurch geschult wird er 1859 in die Karlsruher Kunstschule aufgenommen, wo er bei den Lehrern Descourdes, Schirmer und Canon studiert. Ende 1866 verlässt Thoma die Akademie und geht nach Düsseldorf. Dort trifft er mit Otto Scholderer zusammen, mit dem er im Mai 1868 für einige Wochen nach Paris reist. Unter dem Einfluss Courbets malt Thoma nach seiner Rückkehr einige Figurenbilder und Landschaften. Im Herbst 1870 übersiedelt der Künstler nach München. Er unterhält zahlreiche Künstlerfreundschaften, u.a. mit Victor Müller, Wilhelm Leibl und Arnold Böcklin, und lernt den Frankfurter Arzt Dr. Eiser kennen, der sein wichtigster Gönner und Förderer wird. 1874 reist Thoma zum ersten Mal nach Italien und trifft in Rom mit Hans von Marées zusammen. Zurückgekehrt nach München, heiratet er seine Schülerin Cella Barteneder und zieht nach Frankfurt. Dort bleibt Thoma bis 1899. In dieser Zeit führen ihn weitere Reisen nach Italien sowie nach England zu seinem Förderer Charles Minoprio. 1882 erhält er seinen ersten größeren Auftrag, fünf Wandfresken mit Szenen aus Wagnerschen Opern für das Haus des Architekten Simon Ravenstein in Frankfurt zu gestalten. Thoma lernt Henry Thode kennen, den Schwiegersohn Richard Wagners, mit dem ihm eine lebenslange Freundschaft verbindet. 1890 findet die erste erfolgreiche Sonderausstellung im Münchener Kunstverein statt und er schließt sich der Münchener Sezession an. 1899 wird Thoma als Galeriedirektor nach Karlsruhe berufen und erhält eine Professur an der dortigen Kunstschule. In der folgenden Zeit wird er mit Ehrungen überhäuft, u.a. wird ihm der Ehrendoktor der Heidelberger Universität verliehen und er erhält 1917 den "Pour le Mérite". Zu seinem 70. Geburtstag wird das Hans-Thoma-Museum als Anbau der Karlsruher Kunsthalle eröffnet. Zudem finden zahlreiche Sonderausstellungen, u.a. bei Fritz Gurlitt in Berlin, statt. 1919 tritt er als Leiter der Karlsruher Kunsthalle zurück. Am 7. November 1924 stirbt Hans Thoma in Karlsruhe.