Nach dem Abitur studierte Thomas Ehmke Rechtswissenschaft an der Universität Bremen und absolvierte danach sein Referendariat. 2011 schloss er seine Ausbildung mit dem Zweiten Staatsexamen ab.
Seit 1999 bis 2011 war er mit Unterbrechung Mitglied der Bremischen Bürgerschaft. Schwerpunkt seiner parlamentarischen Arbeiten waren Innen- und Rechtspolitik. Er war Mitglied des Rechtsausschusses und Mitglied der Deputation für Inneres. Außerdem war er Mitglied in der Parlamentarischen Kontrollkommission, im Verfassungs- und Geschäftsordnungsausschuss sowie im Nicht ständigen Ausschuss nach Art. 125 BremLV und im Wahlprüfungsgericht. Ferner gehörte er den parlamentarischen Untersuchungsausschüssen "Klinikverbund" und "Bau und Immobilien" an.
Von 2011 bis 2014 war er Leiter des Senatorenbüros und Pressesprecher von Justizsenator Martin Günthner (SPD).
Vom 1. Dezember 2014 bis zum 15. August 2019 war er Staatsrat für Inneres.
Seit dem 15. August 2019 ist er Chef der Senatskanzlei Bremen.