Nació el 3 de Julio de 1901, en Kansas y se crió en Saint Louis. Era una mujer alta, de aspecto un poco masculino y sexualmente magnética según la describen. Alrededor de 1921 se mudó a París con la finalidad de estudiar escultura. Allí tuvo un breve romance con la poeta Edna Saint Vincent Millay. Poco tiempo después conoció a Berenice Abbot, que también fue su amante durante un breve lapso de tiempo, y que luego seguiría siendo su amiga durante toda su vida. Fue ella quien la presentó a Djuna Barnes. Barnes y Thelma comenzaron un apasionado romance que duró aproximadamente ocho años, ese romance fue en realidad lo que hizo más famosa o conocida a Thelma, romance que Barnes trasladó en cierta manera en su libro El bosque de la noche. Entre infidelidades, alcohol, sexo, drogas, celos y violencia este romance dejó sus huellas. Fue una relación conflictiva, por un lado Barnes quería tener una relación exclusiva y monogámica con Thelma algo que funcionó por un tiempo, pero Thelma recurriría a otras compañías con frecuencia, de un sexo como de otro.  Fue Barnes quien la impulsó a desarrollar su arte, así como le señaló la técnica que le convenía. Poco de su obra ha sobrevivido, aunque se sabe que expuso una vez en una galería de Nueva York y su trabajo tuvo buena repercusión crítica. En el año 1928, cuando aún tenía una relación con Barnes, Wood comenzó una historia con otra mujer llamada Henriette Mc Crea Metcalf, una mujer que había nacido en el seno de una familia acomodada en Chicacgo y había pasado gran parte de su vida en París. Cuando Thelma se mudó a Nueva York, Metcalf la siguió. En ese entonces Thelma aún continuaba escribiéndole cartas a Barnes así como visitándola y diciéndole que la amaba. Pero la relación con Metcalf continuó, esta mujer la ayudaba además financieramente, de todos modos, Thelma continuaba con su agitada vida sexual así como su gran adicción al alcohol. Tras trece años de relación Metcalf decidió terminar la convivencia tanto como la relación, y se negó a volver a  verla durante el resto de su vida  ofreciéndole dinero para que saliera de la casa que ambas compartían. En ese mismo año, y tal vez haya sido un factor que precipitó esa ruptura Wood comenzó a mantener una relación con Margaret Behrens, una anticuaria con la cual se fue a vivir a Connecticut. Esta relación duró hasta la muerte de Thelma, 27 años más tarde. Falleció el 10 de Diciembre de 1970.