Thiago Mendonça ficou conhecido do grande público ao interpretar o cantor Luciano no longa 2 Filhos de Francisco. Na TV, seu primeiro personagem de destaque foi Bernardinho na novela Duas Caras, papel que lhe rendeu os prêmios Extra de TV, Contigo, Qualidade Brasil e Jovem Brasileiro como ator revelação de 2008. Outro personagem icônico vivido por Thiago foi o cantor Renato Russo no longa Somos Tão Jovens, por essa interpretação, Mendonça recebeu o prêmio de melhor ator do Festival de Cinema da Serrinha no ano de 2013.
Começou sua trajetória artística em 1998 no Teatro Tablado, sob a batuta de Maria Clara Machado. Há 16 anos, integra a Companhia de Teatro íntimo, onde além de ator, cumpre as funções de diretor de arte e figurinista.