Chantal Thomas travaille au CNRS comme Directrice de recherches, spécialiste du XVIIIe siècle et enseigne régulièrement dans de nombreuses universités américaines notamment à Yale, à Princeton et à l'université de New York.

Elle a publié plusieurs essais : Casanova, un Voyage libertin aux éditions Gallimard, collection Folio et Denoël ; Sade aux éditions du Seuil, collection Ecrivains de toujours en 1994 ; Sade, la dissertation et l'orgie aux éditions Rivages poche en 2002 ; Thomas Bernhard aux éditions du Seuil, collection les contemporains en 1990 ; Don Juan ou Pavlov, essai sur la communication publicitaire en collaboration avec Claude Bonnefoy aux éditions du Seuil en 1987 ; La Reine scélérate, Marie-Antoinette dans les pamphlets, aux éditions du Seuil en 1989 et chez Points en 1969 ; Souffrir aux éditions Payot en 2004.

Elle a édité et présenté plusieurs ouvrages du XVIIIe siècle et du début du XIXe siècle au Mercure de France.

Elle a travaillé avec Denis Reynaud à l'écriture de deux ouvrages : La Suite à l'ordinaire prochain, la représentation du monde dans les gazettes aux éditions Presses Universitaires de Lyon en 1999 et Le Régent, entre fable et histoire aux éditions du CNRS en 2003.

Elle a également écrit deux récits plus personnels : La Vie réelle des petites filles aux éditions Gallimard, collection Haute Enfance en 1995 et Comment supporter sa liberté aux éditions Rivages poche en 2000.

Elle a obtenu le prix Fémina en 2002 pour Les Adieux à la reine aux éditions du Seuil et traduit dans une vingtaine de langues. Elle fait partie du jury Fémina depuis 2003.

Elle collabore à plusieurs journaux et revues, comme Le Monde et Critique et participe souvent à des productions de Radio France.

Elle écrit La Lectrice adjointe pour des comédiennes du Théâtre Français, créé sur les ondes de France-Culture et au Théâtre du Vieux Colombier au printemps 2002.

Pour Alfredo Arias et Marilu Marini, elle écrit la saynète Le Palais de la reine, créé au Théâtre du Rond-Point en décembre 2002 au cours des Lectures pour les étoiles, aujourd'hui une pièce de théâtre. Elle a été créée en espagnol à Buenos Aires, sous le titre Incrustations au Festival « Tintas Frescas » en novembre 2004.

Elle écrit le conte Les Noces de l’Enfant Roi, créé par Alfredo Arias au Château de Versailles en 2006.

Elle écrit L'ile flottante qui sera mis en scène par Alfredo Arias en 2008 au Théâtre de Colombes.