Nach ersten Engagements in Regensburg und Darmstadt feierte Thomas Johannes Mayer am Theater Basel als Don Giovanni in Mozarts gleichnamiger Oper sowie als Achilles in Othmar Schoecks PENTHESILIA (Regie: Hans Neuenfels) bemerkenswerte Erfolge. Als Wotan / Wanderer in Wagners DER RING DES NIBELUNGEN am Badischen Staatstheater Karlsruhe sowie in der Titelrolle von Hindemiths MATHIS DER MALER wurde Thomas Johannes Mayer begeistert gefeiert. Zur Spielzeit 2008/2009 wechselte er an die Hamburgische Staatsoper, wo er u. a. mit den vier Bösewichten (LES CONTES D’HOFFMANN), als Mandryka (ARABELLA), Kaspar (DER FREISCHÜTZ), Jochanaan (SALOME), Wotan (DIE WALKÜRE), Rigoletto (RIGOLETTO) und Scarpia (TOSCA) zu erleben war.
Seit 2010 ist Thomas Johannes Mayer als freischaffender Künstler tätig.
Die internationale Karriere begann in der Spielzeit 2007/2008 in der Titelpartie von Bergs WOZZECK (Regie: Jürgen Flimm) an der Mailänder Scala, die ihn daraufhin als Posa für die Neuproduktion von DON CARLO im Dezember 2008/2009 engagierte.
Seitdem gastiert Thomas Johannes Mayer an Opernhäuser wie: De Nederlands Opera, Theater Basel, Théâtre Royal de la Monnaie, Deutsche Oper Berlin, Staatsoper Unter den Linden, Komische Oper Berlin, Deutsche Oper am Rhein, Aalto Theater Essen, Hamburgische Staatsoper, Oper Köln, Oper Leipzig, Teatro alla Scala, Bayerische Staatsoper München, Opéra National de Paris, New National Theatre Tokyo, Palau de les Arts Reina Sofia Valencia, Theater an der Wien, Opernhaus Zürich, dem Royal Opera House Covent Garden sowie bei den Bregenzer Festspielen, Athen Herodus Atticus, den Bayreuther Festspielen, den Salzburger Festspielen sowie dem Boston Symphony Orchestra oder dem Odense Symfoniorkester.
Zu seinem Repertoire gehören nicht nur die großen Strauss- und Wagnerpartien wie Barak (DIE FRAU OHNE SCHATTEN), Jochanaan (SALOME), Mandryka (ARABELLA), Amfortas (PARSIFAL), Telramund (LOHENGRIN), Wotan / Wanderer (DER RING DES NIBELUNGEN), Holländer (DER FLIEGENDE HOLLÄNDER) sondern auch Partien wie Moses in Schönbergs MOSES UND ARON, Thoas in Glucks Oper IPHIGÉNIE EN TAURIDE, Mizguir in Rimski-Korsakovs SNEGUROCKA, Graf Andrae Vitelozzo Tamare in Franz Schrekers DIE GEZEICHNETEN, Wassermann in Dvoráks RUSALKA sowie die Titelpartie in Manfred Trojahns OREST.
Jüngste Engagements umfassen u. a. sein Rollendebüt als Hans Sachs / DIE MEISTERSINGER VON NÜRNBERG am New National Theatre Tokyo, eine Partie, die er Ende der Saison 21/22 auch an der Deutschen Oper Berlin interpretierte. Im Laufe der Saison 2021/22 sang er an der Deutschen Oper Berlin außerdem Amfortas / PARSIFAL, Wolfram von Eschenbach / TANNHÄUSER sowie die Partie des Vogts in Schrekers DER SCHATZGRÄBER in einer Neuproduktion von Christof Loy und Marc Albrecht. Er gab Wotan / DIE WALKÜRE im Rahmen von Wagner 22 in Leipzig, Holländer / DER FLIEGENDE HOLLÄNDER in Leipzig (Wagner 22) und Bayreuth und interpretiert ebendiese Partie in einer Neuproduktion der Hamburgischen Staatsoper im Oktober 2022 und des Opernhauses in Bologna im Winter 2023. Bevor er im Juni 2023 als Telramund / LOHENGRIN an die Deutsche Oper Berlin zurückkehrte, gastierte er an der Staatsoper Stuttgart als Wotan in DIE WALKÜRE und Wanderer in SIEGFRIED. An der Semperoper gab er im Februar 2023 Wotan und Wanderer im RING DES NIBELUNGEN unter der musikalischen Leitung von Christian Thielemann. Die Saison 23/24 führte ihn zunächst nach Amsterdam in AUFSTIEG UND FALL DER STADT MAHAGONNY sowie LOHENGRIN und als Wotan / DIE WALKÜRE nach Saarbrücken. In der Saison 2024/25 kehrt er als Mandryka / ARABELLA und Hans Sachs / DIE MEISTERSINGER VON NÜRNBERG an die Bismarckstraße zurück.
Thomas Johannes Mayer arbeitete mit namhaften Dirigenten zusammen wie Daniel Barenboim, Semyon Bychkov, Daniele Gatti, Philippe Jordan, Vladimir Jurowski, Zubin Mehta, Kent Nagano, Andris Nelsons, Sir Simon Rattle, Sir Donald Runnicles, Ulf Schirmer, Peter Schneider, Stefan Soltesz, Christian Thielemann und Simone Young.