Ulrich Thomsen, 6 Aralık 1963 tarihinde Danimarka'nın Odense şehrinde doğdu. 1993 yılında Danimarka Ulusal Tiyatro ve Çağdaş Dans Okulu'nu bitirdikten sonra, Kopenhag'daki çeşitli tiyatro sahnelerinde performans sergiledi. 1994 yılında Ole Bornedal'ın yönettiği Nightwatch filmindeki ilk rolü ile sinemaya adım attı.
Thomsen'in kariyeri, 1998 yılında Thomas Vinterberg'in yönetmenliğini yaptığı The Celebration filmindeki Christian rolüyle gerçekten zirveye ulaştı. Bu rol ile uluslararası tanınma kazandı. 1999 yılında ise James Bond filmleri serisindeki The World Is Not Enough filminde Sasha Davidov karakterini canlandırdı.