Астронавт NASA, 498-й космонавт мира, 320-й астронавт США.
Родился 29 августа 1960 года в городе Стейтсвилл, штат Северная Каролина, США.
В 1978 году окончил среднюю школу. В 1982 году получил степень бакалавра в колледже Дэвидсона, штат Северная Каролина, в 1984 году – степень магистра в университете Вирджинии, в 1989 году – степень доктора медицины в университете Уэйк Форест, в 1997 году – степень магистра в области медицинских наук в медицинском колледже Техасского университета.
С 1994 года доктор Маршбёрн являлся сотрудником группы медицинских операций по пилотируемой программе NASA. С 2003 года руководил программой медицинского обеспечения МКС.
В мае 2004 года прошёл отбор в астронавты.
В свой первый космический полёт отправился 15 июля 2009 года в качестве специалиста полета экипажа МТКК Endeavour (STS-127). За десять дней работы на МКС Томас Маршбёрн выполнил три выхода в открытый космос общей продолжительностью 18 часов 59 минут. Продолжительность космического полета составила 15 суток 16 часов 44 минуты.
С сентября 2010 года по июль 2012 года готовился к полёту в составе дублирующего экипажа МКС-32/33 в качестве бортинженера КК “Союз ТМА-М” и МКС.
С июля 2012 года проходил подготовку в составе основного экипажа-МКС 34/35 в качестве бортинженера-2 КК “Союз ТМА-М” и МКС.
Награждён знаками отличия NASA и космического Центра им. Джонсона. Является членом Ассоциации авиационно-космической медицины и Американской академии неотложной помощи.
Женат. В семье есть дочь.
Начавшийся сегодня полет – второй в карьере Маршбёрна.
К.И.