Thomas Wilke studierte Medien- und Kommunikationswissenschaften, Geschichte, Germanistik und Philosophie in Halle/Saale und in Lille/Frankreich. 2008 schloss er mit einer medienkulturwissenschaftlichen Arbeit über DJs, Diskotheken und gelenkten Unterhaltungsformen in der DDR seine Promotion an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg ab. 

Von 2011 bis 2013 arbeitete er in der sachsen-anhaltischen Landesarbeitsgruppe zu Medienkompetenz in der Lehrerausbildung mit, zudem in zwei DFG-Forschungsprojekten zur Programmgeschichte des DDR-Fernsehens. 2013 erfolgte ein Wechsel als akademischer Rat an die Universität Tübingen und seit 2017 lehrt er als Professor für Kulturelle Bildung an der Pädagogischen Hochschule in Ludwigsburg. Als Studiengangsleiter ist er dabei verantwortlich für den gleichnamigen Masterstudiengang.

In seiner Arbeit beschäftigt er sich schwerpunktmäßig mit (auditiven) Medienkulturen und deren Wandel (Mashup, DJ- und Club-Kultur) sowie medienästhetischen Fragestellungen und ihren Bezügen zu Bildung. Aktuell leitet er das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt Transformation in der postdigitalen Jugendarbeit in Kooperation mit dem JFF München.