En 1989, la ville de Wasquehal participe au Tour de France à la voile, appelé cette année-là France Voile ; Thomas Coville fait partie de l'équipage avec entre autres Hans Bouscholte et Philippe Delhumeau[1].
Après son engagement en classe IMOCA sur un premier Sodebo dans le Vendée Globe 2000-2001 (où il termine 6e)[2], il s'oriente vers les tentatives de record autour du monde en trimaran géant.
De 2007 à 2014, il navigue sur le Maxi Trimaran Sodebo (102 pieds / 31 m, mât 35 m, Nigel Irens et Benoît Cabaret) avec lequel il bat plusieurs records : le record de la Méditerranée, le record de l'Atlantique Nord, le record de distance sur 24 heures, etc. Il partira aussi pour plusieurs tentatives de record du tour du monde, en 2008, 2010 et 2011[3]. Le Maxi Trimaran Sodebo est revendu en 2014 pour devenir le trimaran Ultim Actual skippé par Yves Le Blevec[4].
Depuis 2014, il navigue sur Sodebo Ultim' (111 pieds / 34 m hors tout, mât 40 m, Cabinet VPLP) qui est l'ancien Géronimo d'Olivier de Kersauson[5]. Avec ce bateau, il participe à la Route du Rhum 2014, à la Transat Jacques Vabre 2015 et à The Transat (Transat anglaise) en 2016. En 2016, il s'offre de nouveau le record de distance parcourue en 24 heures et devient le premier marin à passer la barre des 700 milles sur cette durée[6].
Le , profitant d'une fenêtre météo qui laisse espérer un temps record au passage de l'Équateur, les ultimes Sodebo Ultim 3 et Gitana 17 s'élancent à la conquête du Trophée Jules Verne. Lors de la descente de l'atlantique nord, Sodebo Ultim 3 affiche une pointe à 48,9 nœuds. Le , Sodebo Ultim 3 couvre 889,9 milles en 24 h (37,1 noeuds de moyenne). Thomas Coville possède alors 700 milles d'avance sur le record de Joyon. Il conserve l'avance jusqu'au Sud des îles Kerguelen, mais le , le skipper annonce qu'une avarie de safran non réparable contraint l'équipe à renoncer à sa tentative[11].
Le 7 janvier 2024, il prend le départ de la 1ère édition de l'Arkéa Ultim Challenge, un tour du monde en solitaire de la classe Ultime. À la barre du trimaran Sodebo Ultim 3[12], il prend la deuxième place.
5e de la Transat Jacques-Vabre en double avec Thomas Rouxel sur Sodebo Ultim 3. Après une escale technique à Madère, le duo termine 5e sur 5 de la course.
tentative de record du tour du monde à la voile en solitaire Maxi Trimaran Sodebo en 59 jours, 20 h 47 min 43 s (avec 2 jours 7 h 13 min de retard sur le record de Francis Joyon)[19].
Record lors de la première tentative de la Transméditerranéenne en solitaire sur Maxi Trimaran Sodebo entre Marseille et Carthage (Tunisie) en 1 jour, 1 h 36 min 36 s.
Record de distance parcourue en 24 heures : 714 milles à une moyenne de 29,75 nœuds. Thomas Coville devient le premier marin à passer la barre des 700 milles parcouru sur cette durée[6],[21]. Le record est homologué par le World Sailing Speed Record Council à 718,5 milles pour une vitesse de 29,93 nœuds[22].
Record du tour du monde à la voile en solitaire et en multicoque, en 49 jours, 3 heures et 7 minutes, auparavant détenu par Francis Joyon depuis 2008. Avec une vitesse moyenne de 24,08 nœuds, il améliore de plus de 3,5 nœuds le record précédent. Il divise par plus de trois le temps du premier record en multicoque (Alain Colas en 1973 avec 169 jours).