Thomas Willemeit studierte Architektur an der Technischen Universität Braunschweig und schloss 1997 als Dipl.-Ing. Arch. ab. Er nahm außerdem an der Meisterklasse Architektur und Städtebau am Bauhaus Dessau teil. Neben seiner Tätigkeit als Architekt gewann Thomas Willemeit zahlreiche Preise als Violinist, Sänger und Dirigent. Er war Gastprofessor der Architektur an der RWTH Aachen, an der Peter-Behrens-School-of-Art Düsseldorf und hatte 2017/18 eine Gastprofessur an der TU Delft. 1998 gründete Thomas Willemeit das Büro GRAFT gemeinsam mit Wolfram Putz und Lars Krückeberg. GRAFT hat zahlreiche nationale und internationale Preise gewonnen und im Laufe seines Bestehens internationale Beachtung erlangt. Heute beschäftigt GRAFT rund 150 Architekten und Designer weltweit. 2009 gründeten GRAFT und Andreas Spiess die Solarkiosk AG, deren Tochtergesellschaften inzwischen in zehn Ländern weltweit ansässig sind. Mit GRAFT Brandlab gründeten Thomas Willemeit, Lars Krückeberg und Wolfram Putz zusammen mit Linda Stannieder im Jahr 2014 eine Kommunikationsagentur, die an der Schnittstelle zwischen Architektur, Design und Branding agiert. Gemeinsam mit drei weiteren Unternehmen aus der Projektentwicklung und Kommunikation gründete GRAFT im Jahr 2015 die Firma Heimat2, die nachhaltige Wohnanlagen in Modular- und Systembauweise für die schnelle Errichtung von Flüchtlingsunterbringungen anbietet. Zusammen mit Marianne Birthler kuratierten Thomas Willemeit, Lars Krückeberg und Wolfram Putz den Deutschen Pavillon bei der Architekturbiennale 2018 in Venedig.