2004年他在奥斯卡外语片提名的《帝国的毁灭》中扮演希特勒的手下,与查理兹·塞隆、佩内洛普·克鲁兹携手的《乱世三人行》以及与蒂尔·施威格合作的《在敌之手》中也都是军装扮相。
2005年,他再次同布罗迪合作,出演彼得·杰克逊的《金刚》。他还出演过《刀锋战士2》、《生化危机2:启示录》等商业片,以及法国科幻片《女神陷阱》。
2006年,他凭借《罗腾堡》中的连环杀手形象首度得到表演奖项,还在传记片《艾希曼》演绎了被称为“死刑执行者”纳粹战犯阿道夫·艾希曼。
2007年,除了参与好莱坞商业片《关键下一秒》、《刺杀希特勒》之外,他还在英国影片《年轻的维多利亚》中扮演比利时国王,以及与裘德·洛合作史诗片《王者征服纪》。
2012年,他在好莱坞恐怖悬疑片《敞开的坟墓》片中与沙尔托·科普雷、何超仪一起解开戏中谜团。
在2013年的美国NBC电视剧《德古拉》中,托马斯·克莱舒曼饰演范海辛一角。同年10月31日,他参演的《斯大林格勒》在中国国内上映。
2014年,托马斯·克莱舒曼加盟《复仇者联盟:奥创时代》,出演二号反派沃夫冈·冯·斯特拉克男爵,还签约《杀手47》继续出演反派。
2016年,在韩国电影《出租车司机》中饰演德国记者Jurgen Hinzpeter。