Ceccaldi stammt aus einer Musikerfamilie; sein Vater war Lehrer an der örtlichen Musikschule und Geiger, der vornehmlich traditionelle Folklore spielte. Ebenso wie sein jüngerer Bruder Valentin lernte er erst Schlagzeug, bevor er sich für Streichinstrumente entschied.[1] In der Musikschule begann er bereits in jungen Jahren mit dem Studium der klassischen Musik; 2004 absolvierte er seine Studien und erhielt den ersten Preis für Violine, Notation und Kammermusik.
2010 gründete er ein eigenes Trio (mit seinem Bruder Valentin am Cello und Guillaume Aknine an der Gitarre), das die Verbindung zwischen der westlichen Kammermusik-Tradition und der freien Improvisation herstellte. Mit dem Théo Ceccaldi Trio gewann er 2011 den Jazz des Tremplinwettbewerbs in Orléans; er veröffentlichte zwei Alben in Folge auf dem Label Ayler Records. 2014 gründete Ceccaldi Petite moutarde mit Alexandra Grimal (Saxophone), Ivan Gélugne (Kontrabass) und Florian Satche (Drums) (das von dem dadaistischen Kurzfilm Entr'acte des Filmemachers René Clair inspiriert ist).
Das Théo Ceccaldi Trio erhielt die Jazz Migration Tour 2014 des AJC. Das Jazz Magazine wählte ihn zur „französischen Offenbarung des Jahres 2014“ und zum „französischen Musiker des Jahres 2016“; 2017 erhielt er dann einen Victoire du Jazz als „Offenbarung des Jahres“.
