Als violist trad hij op in een groot aantal bekende zalen en speelde op gerenommeerde festivals in Oostenrijk en Duitsland. Hij maakte veel opnames, waaronder in 2020 een cd met de werken voor viool solo van Bach die een Opus Klassik Award won. In 2005 ontving hij de Ehrenpreis der Deutschen Schallplattenkritik. Hij is primarius van het door hem opgerichte Zehetmair Quartet.

Naast het vioolspel heeft Thomas Zehetmair een succesvolle carrière als dirigent. Dat begon in 2001 met het leiderschap van het Royal Northern Sinfonia in Newcastle. In de jaren die volgden was hij chef-dirigent van achtereenvolgens het Musikkollegium Winterthur, het Stuttgarter Kammerorchester, het Orchestre National d'Auvergne en het Irish Chamber Orchestra. Als gast leidde hij diverse orkesten waaronder het Hallé Orchestra, het Mozarteum Orchester en in Nederland het Rotterdams Philharmonisch Orkest, het Nederlands Philharmonisch Orkest en het Orkest van de Achttiende Eeuw. Dit seizoen maakt Thomas Zehetmair zijn debuut bij Phion in het Beethoven Festival.