Giám mục Tôma Nguyễn Thái Thành sinh ngày 7 tháng 4 năm 1953 tại Nha Trang, Việt Nam trong một gia đình có 11 người con, ông là người con thứ hai trong gia đình.[4] Bắt đầu con đường tu học của mình năm mười ba tuổi,[4] ông gia nhập dòng Thánh Giuse, thực hiện việc tìm hiểu và học tập về triết học tại Đại Chủng viện Thánh Giuse và Giáo hoàng Học viện Thánh Piô X Đà Lạt.[3]

Cựu chủng sinh Nguyễn Thái Thành cùng gia đình rời khỏi Việt Nam năm 1979 trên một chiếc thuyền nhỏ có chiều rộng khoảng 1,8 mét và dài 8,5 mét, đủ chỗ cho 26 người.[4] Họ mất 18 ngày để đến Philippines.[4] Sau đó, gia đình ông sống ở trại tị nạn 10 tháng trước khi được chuyển đến Mỹ năm 1980, định cư tại Hartford, Connecticut.

Sau khi học tại Hartford State Technical College, Nguyễn Thái Thành là trở thành giáo viên Toán học và Khoa học tại Hartford Public Schools (1981 – 1984). Năm 1984 ông vào Dòng Thừa Sai Đức Mẹ "La Salette" và hoàn thành nghiên cứu của giáo hội của mình tại "Merrimack College" (1984 – 1986) và "Trường Thần học Weston" (1987 – 1990) ở Massachusetts. Ông sau đó thực hiện nghi thức tuyên thệ khấn dòng vào ngày 19 tháng 9 năm 1990.[3]