Эмма Томас родилась в декабре 1971 года в Лондоне. Окончила Университетский колледж Лондона.
В начале своей карьеры, в конце 1990-х годов Томас работала над сценариями и была ассистентом режиссёра Стивена Фрирза в его фильме «Фанатик».
С 1997 года замужем за англо-американским кинорежиссёром Кристофером Ноланом, у пары четверо детей. Вместе с мужем работает над фильмами, она в качестве продюсера, он в качестве сценариста и режиссёра.
В 2024 году стала дамой-командором ордена Британской империи.