Il fréquente dans son enfance l'école de la cathédrale de Schleswig. En 1834, il commence études de médecine à Kiel et les poursuit à l'université de Copenhague et à l'université de Berlin. En 1853, il s'installe à Kappeln où il devint médecin de district (Kreisphysicus) et conseiller médical (Sanitätsrat).
Souffrant, comme trois de ses fils, de faiblesse et de crampes musculaires, Thomsen réalise qu'il s'agit d'une maladie héréditaire qu'il est capable de retracer dans sa famille sur six générations, en retrouvant plus de 20 cas. Le motif qui le fait remonter aux racines de cette maladie, c'est que son plus jeune fils est accusé d'être un simulateur pour éviter le service militaire. Il faudra près de deux mois aux autorités pour reconnaître que ce fils est réellement atteint d'une maladie musculaire. La dénomination de la maladie par le nom de Thomsen est proposée en 1883 par Carl Westphal[1].
En dehors de son travail de médecin, Thomsen montre un grand intérêt pour la littérature. Dans ses moments de loisir, il compose des poèmes et des chants patriotiques. Certains de ses poèmes ont été mis en musique par Heinrich Marschner. Il traduit aussi en allemand des auteurs danois, notamment Hans Christian Andersen.
