En 2005, Thomas Guldhammer termine double vice-champion du Danemark dans la course en ligne et le contre-la-montre, catégorie juniors. En outre, il gagne une étape du Grand Prix Rüebliland et s'impose lors du Trofeo Emilio Paganessi. Passé de Glud & Marstrand Horsens à Designa Køkken en 2007, il remporte sa première victoire professionnelle en 2008 lors de la deuxième étape de la Boucle de l'Artois.