Томас Пинчон родился 8 мая 1937 года на Лонг-Айленде (Нью-Йорк).
В 1953 году поступил в Корнелльский университет, учился на инженера. В 1955 году вступил в военно-морской флот, служил на миноносце "Хэнк". В 1957 году ушел с флота, вернулся в университет, но уже на гуманитарный факультет. Возможно, там он посещал лекциии Набокова. Писать начал во время учебы.
Окончив в 1959 году и получив степень бакалавра по английской литературе, Томас Пинчон обосновался в Гринич-Вилледж, тогда же опубликовал свой первый рассказ.
В 1960-62 годах работал в Сиэтле в компании "Боинг".
В 1962 году переехал в Мексику, где закончил свой первый роман "V.", удостоенный Фолкнеровской премии как лучший дебютный роман 1963 года. Высоко были оценены также романы "Выкрикивается лот49" (1966) и "Радуга гравитации" (1973). В 1989 году был опубликован роман Пинчона "Вайнленд", а в 1997 году - роман "Мейсон и Диксон". Спустя почти 10 лет вышел роман "Against the Day" (2006), а еще через 3 года - роман "Врождённый порок" (2009).
Томас Пинчон избегает публичности; известно о существовании всего лишь нескольких его фотографий. Он является лауреатом Фолкнеровской премии, а также Национальной книжной премии. Пинчон, также автор эссе и рецензий, считается вероятным кандидатом на получение Нобелевской премии по литературе.
