Après des premiers ministères comme vicaire à Montaigu et aux Sables-d'Olonne, Jean-Charles Thomas assume des responsabilités au niveau du diocèse de Luçon comme directeur de l'enseignement religieux de 1957 à 1962, puis directeur de l'enseignement catholique de 1962 à 1969, puis archidiacre de La Roche-sur-Yon.
Nommé évêque auxiliaire d'Aire et Dax le , il est consacré le 1er mai de la même année. Il est ensuite nommé évêque d'Ajaccio le , puis évêque coadjuteur de Versailles le . Il devient évêque diocésain le .
Jean-Charles Thomas se retire de ses fonctions le , pour raison d'âge.
Il meurt le à l'âge de 93 ans. Ses obsèques sont célébrées le 20 octobre, en l’église Sainte-Croix de Saint-Gilles-Croix-de-Vie.
