Geboren wurde Xaver Paul Thoma im Gasthaus zur Kanone in Haslach, dem Haus der Künstlerfamilie Thoma. Mit fünf Jahren erhält er eine Geige und ersten Violinunterricht beim Großvater, Stadtmusikdirektor Karl Thoma. Ab 1965 fängt er an zu komponieren. 1968 beginnt sein Studium an der Musikhochschule in Karlsruhe, bei Albert Dietrich Violine / Viola und Kammermusik, später bei Professor Jörg-Wolfgang Jahn. Musiktheorie studiert er bei Professor Roland Weber und Professor Eugen Werner Velte.

Ab 1972 spielt er als Bratschist in der Badischen Staatskapelle viele große Werke und beginnt intensiv zu komponieren. Seine ersten Werke sind für seine Musikerkollegen bestimmt. Um mehr Zeit für seine kompositorische Arbeit zu haben, kündigt er 1977 seine Stelle in der Badischen Staatskapelle und beginnt seine freie Tätigkeit als Komponist, Bratschist und Musikpädagoge. Es entstehen wichtige Werke wie sein Erstes Streichquartett (1972/75) oder die "Reflexionen Eines Musikalischen Traumas" für großes Orchester mit Solo-Bratsche (1979).

1980 zieht Xaver Paul Thoma nach Loitze (Niedersachsen, Landkreis Lüchow-Dannenberg). In unregelmässigen Abständen lädt er in sein Fachwerk-Bauernhaus zu den Loitzer Kammerkonzerten ein. Zu jedem Konzert schreibt er auch eine Komposition für die jeweilige Besetzung. Die Loitzer Konzerte wurden bald zu einer kulturellen Einrichtung über die Region hinaus. Zum Staatstheater Hannover entsteht eine besondere Verbindung: Er wirkt zum einen im Orchester als Bratschist mit und erhält zum anderen Kompositionsaufträge wie zum Beispiel die Oper "Draußen vor der Tür" und das Ballett "Kafka"

1989 zieht die Familie um ins Taubertal nach Bad Mergentheim, später Königshofen. Hier entstehen die großen Auftragswerke. Seine II. Kammersymphonie entstand anlässlich seines Komponistenportraits im Dresdner Zentrum für zeitgenössische Musik.

Seit 2001 lebt und arbeitet Xaver Paul Thoma in Kirchheim unter Teck.

Xaver Paul Thoma erhält 1983 das Niedersächsische Künstlerstipendium in Anerkennung der kompositorischen Arbeit. Zur Niederschrift der Partitur des Konzertes für Bratsche und Orchester op. 34 wird ihm 1984 das Niedersächsische Arbeitsstipendium zuerkannt.

Zahlreiche Aufträge ergehen von renommierten Orchestern und Institutionen. Das Staatstheater Hannover beauftragt ihn mit mehreren Kompositionen. Seine Hauptarbeiten für mehrere Jahre sind die Kammeroper „Draußen vor der Tür“. (UA Hannover 1994-95, Neuinszenierung in Leipzig 1995-98) sowie „KAFKA“, das abendfüllende Ballett für großes Orchester (UA 1997, Choreografie Lothar Höfgen).

1993/94 bekommt er mehrere Kompositionsaufträge zur 400-Jahrfeier des Staatsorchesters Stuttgart.

Seit Beginn der offiziellen Werkzählung 1972 entstehen über 140 Kompositionen, viele davon als Auftragswerke: Oper, Ballett, Kammermusik, Chorwerke, Lieder, Instrumental-Konzerte, Orchesterwerke.