Thomas Büchel wurde 1965 in Chemnitz geboren und absolvierte sein Schauspielstudium an der Theaterhochschule "Hans Otto" in Leipzig.
Sein erstes Engagement erhielt er am "neuen theater" Halle (1990-1993). Es folgten Stationen am Schauspielhaus Hamburg (1993-1996), Schauspiel Leipzig (1996-1999), Schauspiel Bonn (1999/2000) und Schauspielhaus Bochum (2000-2005).
2005/2006 unternahm er mit der freien Theatergruppe >fliegende fische> eine Theater-Forschungsreise nach Indien und Nepal. Von dieser Reise zurückgekehrt ging er zunächst ans Schauspielhaus Zürich (2006-2008) und wechselte anschließend ans Düsseldorfer Schauspielhaus (2009/2010) sowie ans Deutsche Nationaltheater Weimar (2010-2013). Seit 2013 ist Thomas Büchel Ensemblemitglied am Schauspiel Essen. 

Thomas Büchel spielte u. a. unter der Regie von Karin Beier, Harald Clemen, Wolfgang Engel, Jossi Wieler, Anselm Weber, Armin Petras, Johann Kresnik, Martin Kusej, Mathias Hartmann, Konstanze Lauterbach, Katharina Thalbach, David Mouchtar Samorai, David Bösch, Lisa Nielebock, Hermann Schmidt-Rahmer und Jan Neumann. Zu seinen Rollen zählten bisher Leonce, Ferdinand, Caliban, Rocky, Posa, Mercutio, Karl Moor, Rogoshin, Agamemnon, Alceste, Jason, Harpagon u.v.a.

Für seine Leistungen in "Das Prinzip Jago" (Regie: Volker Lösch) wurde Thomas Büchel beim NRW-Theatertreffen 2017 gemeinsam mit seinem Ensemblekollegen Stefan Diekmann als “Bester Darsteller” ausgezeichnet.