Schwarz wurde 1955 in Coburg in Bayern geboren und wuchs in Ellwangen an der Jagst auf. Nach dem Abitur und dem Wehrdienst absolvierte er das Studium der Geografie an der Technischen Universität München und an der Universität Stuttgart.
Seit 1983 arbeitet Thomas Schwarz bei der Landeshauptstadt Stuttgart. Zunächst im Statistischen Amt angestellt, wurden ihm nach Aussetzung der Volkszählung 1983 Arbeiten im Amt für Zivilschutz übertragen. Mit Beginn der Volkszählung 1987 wechselte er 1986 wieder ins Statistische Amt. Dort wurde er 1988 im Anschluss an die zweijährige Tätigkeit als stellvertretender Zählungsleiter zum Leiter der "Dienststelle Wahlen" ernannt und war zugleich stellvertretender Leiter der damaligen Abteilung "Zentrale Aufgaben und Wahlen". 1998 übernahm Schwarz die Leitung der Abteilung "Bevölkerung und Wahlen". Am 17. März 2005 wählte der Gemeinderat der Landeshauptstadt Thomas Schwarz zum neuen Leiter des Statistischen Amts.
Mit seinem Namen sind zahlreiche Veröffentlichungen und ein breites Themenspektrum verknüpft. Vor allem mit Arbeiten zur Wahlforschung hat er sich durch Vorträge und zahlreiche Publikationen auch in renommierten Fachzeitschriften überregional bekannt gemacht und gilt als überregionaler Wahlexperte. Viele Beiträge zur Bevölkerungsstatistik, zu lokalen Erhebungen und zur Organisation von Volkszählungen stammen aus seiner Feder. Als Dozent der Badischen und der Württembergischen Verwaltungs- und Wirtschaftsakademie ist Schwarz landesweit für die Aus- und Fortbildungen der Mitarbeiter der Kommunalen Wahlämter zuständig.
Überregionale Funktionen nimmt er als Leiter der Arbeitsgruppe "Wahlen und Statistik" des Städtetags Baden-Württemberg wahr. Auf Bundesebene wurde er im Arbeitskreis des Deutschen Städtetags "Stadtforschung, Statistik und Wahlen" zum Sprecher gewählt. Einer der Höhepunkte seiner überregionalen Aktivitäten war die Berichterstattung als Experte bei der Anhörung zum Zensusgesetz 2011 im Innenausschuss des Deutschen Bundestags. Auch in Gremien des Bundesinnenministeriums und des Statistischen Bundesamtes genießt Schwarz als Experte für die kommunalen Belange hohes Ansehen.
Thomas Schwarz ist verheiratet und hat zwei Söhne im Alter von 25 und 29 Jahren. In seiner Freizeit engagiert er sich ehrenamtlich als Vorstand des Fußballvereins seiner Heimatstadt Neuhausen.