Thornton se graduó summa cum laude de la Universidad del Sur de Mississippi con una Licenciatura en Contabilidad en 1976. En 1977, se graduó de la misma escuela con una Maestría en Ciencias en Contabilidad . En 1979, se graduó con una Maestría en Literatura Inglesa de la Universidad de Tennessee . En 1982, se graduó con distinción con un título de Juris Doctor de la Facultad de Derecho de la Universidad de Duke , donde se desempeñó en el Duke Law Journal , y fue admitido en la Orden de la Coif.. Se desempeñó como asistente legal de Charles Clark , juez principal de la Corte de Apelaciones del Quinto Circuito de los Estados Unidos de 1983 a 1984.
Thornton fue nombrado por el presidente Bill Clinton como Juez , Tribunal Fiscal de Estados Unidos , el 8 de marzo de 1998 por un plazo de quince años que finalizó el 7 de marzo de 2013. Se ha desempeñado como Juez Principal desde 2012 (excepto para el período del 8 de marzo hasta agosto 6, 2013). Posteriormente fue nombrado nuevamente por el presidente Barack Obama el 9 de mayo de 2013 por un período adicional de quince años, que fue confirmado por el Senado el 1 de agosto de 2013. Asumió el estatus de senior el 1 de enero de 2021.