Nato nello stato di Pennsylvania, frequentò le scuole di Mercersburg Academy, università di Yale specializzandosi poi all'University of Pittsburgh School of Law. Lavorò presso lo studio Kirkpatrick & Lockhart.
Fu il 41º governatore della Pennsylvania, sposò Ginny Hooton con la quale ebbe 3 figli. La donna ebbe un incidente stradale mortale nel quale vennero coinvolti anche i tre figli rimanendo feriti. Il figlio più giovane, Peter, subì i danni più gravi. Dopo quattro anni Thornburgh sposò Ginny Judson che adottò i suoi tre figli e con cui ne ebbe un quarto.
