Thomas Fontaine intègre le Groupe SNCF en 2001 comme Responsable atelier de maintenance pour la fiabilité des matériels TER et RER, et en appui du projet TGV-Est. En 2002, il rejoint Eurostar comme Chef de projet chargé de la rénovation du matériel roulant et des terminaux de Londres, Bruxelles et Paris. En 2009, Thomas rejoint Keolis, où il occupe différentes responsabilités dont Directeur Général Adjoint de Keolis Lyon.

Depuis 2018, il occupe le poste de Directeur Général de Keolis Dijon Mobilités, qui l’a conduit à mettre en œuvre le premier contrat en Europe de “Mobilité globale”, intégrant l’ensemble des mobilités : bus, tramway, TAD, transport de PMR, vélos, stationnement. Il a également accompagné le projet de Dijon Métropole visant le déploiement d’une flotte de bus à l’hydrogène, ainsi que le développement d’une solution MaaS sur le territoire de la Métropole. Il est nommé Directeur général de Keolis Lyon en octobre 2022