Ulrich Thomsen se narodil na dánském ostrově Fyn 6. prosince 1963. Po maturitě na střední škole odešel do USA, kde pracoval jako roznašeč pizzy. Po návratu v roce 1989 – 1993 studoval v oboru herectví v dánském národním divadle v Kodani. V roce 1993 hrál v několika divadelních hrách v Dánsku, např. Dr. Dantes Aveny, Mungo Park a Østre Gasværks Teater.
Průlom v kariéře přišel v roce 1998, kde hrál padoucha v bondovce JEDEN SVĚT NESTAČÍ (1998). Další jeho známé filmy jsou RODINNÁ OSLAVA (1998), BRATŘÍ (2004), ADAMOVA JABLKA (2005), KRÁLOVSTVÍ NEBESKÉ (2005), jako padouch ve filmu HITMAN (2007), HON NA ČARODĚJNICE A CENTURION (2010). Nyní hraje v remake filmu THE THING (2011).
Ulrich Thomsen získal několik prestižních ocenění, Filmland Award za nejlepší herecký výkon, získal také zvláštní cenu poroty za nejlepší herecký výkon. Byl pětkrát nominován.
Nyní má dvě děti.