Thoms ist bekannt für ihre Rolle der Mahandra McGinty in der Fernsehsendung Wonderfalls. Sie spielte auch die Rolle von Sasha in der US-Version der TV-Serie As If, die nach drei Folgen abgesagt wurde. Im Jahr 2005 wurde sie in die Besetzung des CBS-Krimis Cold Case als Morddetektivin Kat Miller aufgenommen. Thoms hat auch Gastauftritte bei Law & Order and The Shield .

Thoms hat in mehreren Filmen mitgewirkt, vor allem in der Verfilmung des Broadway-Musicals Rent, in dem sie Joanne Jefferson spielt, Anwältin und Geliebte von Maureen Johnson (Idina Menzel). Sie übernahm die Rolle von Fredi Walker, der Joanne in der ursprünglichen Broadway-Produktion von Rent spielte, aber, im Alter 43, wurde als zu alt angesehen, um die Rolle erneut zu spielen. Bevor sie als Joanne besetzt wurde, Thoms hatte sich als Fan der Show angesehen, es mehrmals am Broadway gesehen zu haben.Sie war 2002 in dem Comedy Central-Film Porn ’n Chicken und 2004 in den Filmen Brother to Brother und The Warrior Class zu sehen. Thoms erschien 2006 in der Filmversion von Der Teufel trägt Prada als Lily. Thoms hat die Dreharbeiten zum Film City Lights Pictures zusammen mit den Co-Stars Wilson Jermaine Heredia und Rosario Dawson abgeschlossen und wird bald mit den Co-Stars Vanessa Williams und Brian McKnight mit den Dreharbeiten zu Jimmie beginnen. Sie trat in Quentin Tarantinos Death Proof neben Zoë Bell, Rosario Dawson und Mary Elizabeth Winstead auf.

Thoms gab ihr Broadway-Debüt in Regina Taylors Drowning Crow. Sie trat auch in mehreren Off-Broadway- und regionalen Produktionen auf, darunter Up Against the Wind (New York Theater Workshop), The Oedipus Plays (The Shakespeare Theatre), A Raisin in the Sun (Baltimore CenterStage), Joe Turners Come and Gone (Missouri Rep), The Exonerated (Off Broadway’s The Culture Project) und The Antigone Project (The Women’s Project). Am 18. Juli 2008 trat sie der endgültigen Besetzung von Rent ab dem 26. Juli 2008 bei und wiederholte den Charakter von Joanne und ersetzte Merle Dandridge. Die letzte Aufführung wurde zu einer DVD gemacht: Rent: Live am Broadway gefilmt.Thoms wiederholte ihre Rolle als Joanne für eine weitere Produktion von Rent unter der Regie von Neil Patrick Harris im Hollywood Bowl vom 6. bis 8. August 2010.

Im Herbst 2010 trat sie in der Konzertrevue Für The Record: Quentin Tarantino in Los Angeles auf, präsentiert von ROCKLA für die Show in Barre. Es lief vom 12. August 2010 bis zum 30. Oktober 2010 und spielte auch Jenna Leigh Green, Autumn Reeser, Ty Taylor und Audra Mae. Von November 2010 bis Januar 2011 spielte Thoms in Show at Barre’s For The Record: John Hughes, neben Barrett Foa, Von Smith und Ty Taylor. 2011 trat sie bei Show at Barre in der Revue For the Record: Baz Luhrmann vom 12.Februar 2011 bis 30.Juni 2011 mit Jenna Leigh Green, Arielle Jacobs, Tinuke Oyefule und Kate Reinders auf.

Sie spielte Etta, Diana Princes persönliche Assistentin, in NBCs Wonder Woman Pilot.Thoms hatte eine Rolle in der 2014-Version von Annie und spielte Annies „Fake Mother“, eine Figur, die auf Lily St. Regis im Original-Musical basiert.Im Jahr 2016 trat sie in der Broadway Tony-nominierten Wiederbelebung von Falsettos als Dr. Charlotte.