Linh dương Thomson sinh sống tại các thảo nguyên và khu vực đồng cỏ của châu Phi, đặc biệt là tại khu vực Serengeti của Kenya và Tanzania. Môi trường sống lý tưởng của loài Thomson là các khu vực cỏ thấp với nền đất khô và cứng.[6] Tuy nhiên chúng có thể di cư sang một số khu vực có thảm cỏ cao và rừng thưa rậm rạp hơn.[6] Linh dương Thomson là loài ăn tạp.[6] Trong mùa mưa, chủ yếu chúng ăn cỏ tươi,[7] nhưng trong những tháng mùa khô, chúng ăn thêm cả lá cây bụi, hoa, và cỏ khô.[6]

Loài Thomson phụ thuộc tương đối lớn vào nguồn cỏ thấp.[7] Vào mùa mưa, khi nguồn cỏ dồi dào, chúng tập trung với số lượng rất đông đúc.[7] Linh dương Thomson thường sống cạnh các loài ăn cỏ lớn hơn, như ngựa vằn và linh dương đầu bò vì những loài này thường sẽ gặm thảm cỏ cao bên trên[7] còn lũ linh dương Thomson sẽ ăn nốt lớp cỏ thấp bên dưới. Trong thiên nhiên hoang dã, linh dương Thomson có thể sống từ 10-15 năm. Chúng là nguồn thức ăn chủ yếu của loài báo săn. Thông thường, báo săn có tốc độ nhanh hơn linh dương Thomson nhưng bù lại linh dương có thể duy trì tốc độ trên một quãng đường dài và đổi hướng đột ngột.[8] Linh dương Thomson sở hữu một tốc độ đáng kinh ngạc, từ 80 km/h (50 mph),[9] tới 96 km/h (60 mph)[10] trong khi vẫn di chuyển zigzag. Khả năng phi thường này đã nhiều lần cứu thoát chúng khỏi móng vuốt những con thú săn mồi. Thỉnh thoảng, báo hoa mai (báo gấm), sư tử và linh cẩu cũng săn linh dương Thomson, nhưng mục tiêu của chúng thường là những con non hoặc già yếu. Linh dương Thomson còn là con mồi của một số loài như cá sấu hay trăn, những con non có thể bị giết bởi đại bàng, chó rừng hay khỉ đầu chó. Một hành vi vô cùng đặc biệt ở loài linh dương Thomson là những bước nhún nhảy của chúng dùng để đánh lạc hướng kẻ thù hoặc phô diễn sức mạnh.