Sa mère est la chanteuse Françoise Hardy ; son père est le chanteur et acteur de cinéma, Jacques Dutronc.

Après de brillantes études (mention très bien à son bac C à 17 ans), il se passionne d'abord pour la photographie puis découvre la musique de Django Reinhardt qui lui donne envie d'apprendre à jouer de la guitare à 18 ans. Après avoir fait ses gammes en côtoyant les meilleurs musiciens de Jazz manouche en plein cÅ“ur du marché aux puces de Saint-Ouen, il se lance assez rapidement dans la carrière de musicien. Il collabore avec son père, Jacques Dutronc, en 1995, sur l'album Brèves Rencontres. Parallèlement, il fait deux expériences cinématographiques comme comédien dans le premier film de Valérie Lemercier : Le Derrière en 1999 et dans celui d’Alain Soral : Confession d'un dragueur en 2001. Entre-temps, il écrit pour Henri Salvador (Mademoiselle). Il entre dans le groupe Gipsy Project de Biréli Lagrène durant une année. En 2002, il crée l’A.J.T. Guitar Trio avec Antoine Tatich et Jérôme Ciosi, venus tout droit de Corse. En 2003, il participe avec -M- (Matthieu Chedid) à la musique du film, Toutes les filles sont folles, de Pascale Pouzadoux et à celle du dessin animé Les Triplettes de Belleville, de Sylvain Chomet. Il réitère en 2005 pour signer la musique du film Les Enfants de Christian Vincent. Il compose aussi pour le chanteur Jacno et participe en tant qu’arrangeur et réalisateur aux albums de sa mère, Françoise Hardy.

Reconnu en tant que guitariste talentueux, il se produit dans divers lieux, comme le Sunset Club et le New Morning à Paris, et participe à Jazz in Marciac (été 2005). Ces dernières années, il tourne à travers toute la France avec son quartet, Thomas Dutronc et les esprits manouches avec Jérôme Ciosi, Bertrand Papy et Stéphane Chandelier, pour présenter un spectacle musical mis en scène par Matthieu Chédid et Cyril Houplain.

Fin octobre 2007, il sort l’album Comme un manouche sans guitare où il se révèle chanteur tout en restant fidèle au style musical qu’il affectionne.