Der 1972 in Linz geborene Thomas Obermüller studierte an der Anton-Bruckner-Privatuniversität in Linz bei Prof. Karl Maria Kubizek und Prof. Gerald Kraxberger. Im Anschluss daran studierte er im Konzertfach Klarinette an der Universität für Musik und darstellende Kunst in Wien bei Prof. Horst Hajek und Prof. Peter Schmidl. Im Jahr 1998 schloss er sein Studium mit Auszeichnung und dem "Magister artium" ab.
Bereits während der Studienzeit war er Substitut bei den Wiener Philharmonikern, den Wiener Symphonikern, an der Wiener Staatsoper und an der Volksoper Wien. Von 1994 bis 1997 war er Mitglied und Stipendiat des Gustav Mahler Jugendorchesters. Heute ist er regelmäßig mit den Ensembles Kontrapunkte und „die reihe“ zu hören, außerdem war er Gründungsmitglied des Klarinettentrios „Clarinettissimo“.
Von 1993 bis 1995 unterrichtete Thomas Obermüller an der Landesmusikschule Rohrbach in Oberösterreich und von 1997 bis 1999 an den Musikschulen Pöchlarn und Pöggstall in Niederösterreich.
Seit 1999 ist er als Bassklarinettist im ORF Radio-Symphonieorchester Wien engagiert.