Thomas Johnson commence le cyclisme en 1905, en rejoignant le Putney AC à l'âge de 17 ans. En 1908, il gagne une médaille d'argent aux Jeux olympiques de Londres, lors de la compétition de tandem avec son beau-frère Frederick Hamlin.
Aux Jeux olympiques de 1920, à Anvers, il obtient la médaille d'argent de la vitesse, dans le même temps que le médaillé de bronze Harry Ryan. Le lendemain, il fait partie de l'équipe britannique médaillée d'argent de la poursuite par équipes.