Bruno Thomas studierte Kunstgeschichte an den Universitäten Wien und Kiel, wo er 1932 mit einer Arbeit über Die westfälischen Figurenportale in Münster, Paderborn und Minden promovierte. Seine Ausbildung am Institut für Österreichische Geschichtsforschung schloss er 1933 mit der Staatsprüfung ab. Beginnend mit einem Volontariat 1934, war er ab 1936 Vertragsbediensteter im wissenschaftlichen Dienst am Kunsthistorischen Museum (KHM) Wien. Im August 1937 heiratete Thomas die Kunsthistorikerin Annemarie Güdesen, mit der er zwei Kinder haben sollte. Nach dem "Anschluss" übernahm er für kurze Zeit die provisorische Leitung der Waffensammlung des KHM als Nachfolger von August Grosz, der aus politischen Gründen entlassen worden war, da seine Frau Elvira in der NS-Diktion als "Mischling I. Grades" galt. Bereits im Juli 1938 erfolgte seine Zurückstufung zum Kustos, da Leopold Ruprecht, der im Gegensatz zu ihm Mitglied der NSDAP war, zum Leiter der Waffensammlung berufen wurde. Von Februar 1940 bis Kriegsende war Thomas als Unteroffizier in die Wehrmacht eingerückt, in deren Auftrag er gemeinsam mit dem Kustos des Münchner Armeemuseums Alexander Reitzenstein in den Archiven des Pariser Artilleriemuseums mit dem Ziel recherchierte, ehemals habsburgischen Besitz wieder nach Wien zu bringen. Nach der Überführung der Objekte in das Deutsche Heeresmuseum in Berlin gelangten sie dann als Leihgaben der Wehrmacht nach Wien, wo sie im März 1941 in der Neuen Burg in der Sonderschau Rüstungen und Waffen. Rückführungen aus dem Musée de l'Armée gezeigt wurden. Die Objekte sollten nach Kriegsende mit dem Einsetzen der "Kommission zur Rückbringung entführter Waffen und Rüstungen aus Frankreich" ebendorthin zurückgehen. Auch während seiner Zeit in der Wehrmacht wollte Bruno Thomas weiterhin publizistisch tätig sein, so schrieb er einen Artikel über Meisterwerke deutscher Waffenschmiedekunst für polnische Fürsten in Wien, den er aber kriegsbedingt nicht mehr publizieren konnte. Im Juli 1945 kehrte Thomas aus der englischen Kriegsgefangenschaft zurück und begann 1946 wieder im KHM zu arbeiten, zunächst als Kustos II., ab 1951 als Kustos I. Klasse. 1950 übernahm er erneut die Leitung der Waffensammlung des KHM, zwei Jahre später jene der Waffensammlung auf Schloss Ambras in Innsbruck. Von 1954 bis 1958 führte er die Sammlung für Plastik und Kunstgewerbe (nachmalige Kunstkammer) und von 1958 bis zum Ruhestand 1975 war er Direktor der Waffensammlung (nachmalige Hofjagd- und Rüstkammer) in Wien. 1967 wurde er zum Stellvertreter des Ersten Direktors des Kunsthistorischen Museums bestellt.