1926年3月11日，斯塔茲出生在美國愛荷華州的勒馬斯。從美國威斯敏斯特學院畢業後，他求學於西北大學，並獲得醫學學士學位和神經生理學博士學位。
斯塔茲是美國移植協會（Transplantation Society）和美國移植醫生協會（American Society of Transplant Surgeons）的前任主席，他同時也是美國科學院（National Academy of Sciences）下屬醫學研究所成員。2004年，他被授予美國國家科學獎（National Medal of Science），這是美國在科學領域的最高榮譽。他還獲得過其他榮譽，其中包括2012年的拉斯克臨床醫學研究獎（ the Lasker-DeBakey Clinical Medical Research Award），該獎被認為是諾貝爾生理或醫學獎的風向標。
斯塔茲將一生奉獻於肝移植事業。而這源於一台在美國約翰霍普金斯醫院的手術，斯塔茲負責幫忙，卻陰差陽錯地引導了他的研究方向。
那台手術的內容是改變患者肝臟周圍血流的方向，術後，斯塔茲博士注意到的是，這位患者的糖尿病也有所改善。由此他認為，糖尿病的根源在於肝臟而非胰腺，並於1956年在小狗身上進行試驗。結果，如我們所知，他錯了。但這次經歷仍將他引向了肝臟移植的研究之路，並於1963年，在美國科羅拉多大學進行了全球首例人體肝臟移植手術。
一開始並不順利，手術使用的凝血劑引發併發症，在肺中造成致命的血塊，首批接受手術的4位患者術後不幸去世。
三年後，斯塔茲和同事再次進行了嘗試。他們起初考慮在原先受損的肝臟下方植入第二個肝臟，以此避免器官移除時的大出血。儘管這個想法在小狗中得到較好的實驗數據，但這不適用於人類，斯塔茲團隊放棄了這個方案。
之後，斯塔茲帶領團隊在一名19個月大的女孩身上進行了手術，替換了她遭受癌症折磨的肝臟。這枚移植的肝臟在一年多的時間內都運作良好，但女孩不久後死於其他原因。次年，隨著外科手術技術的提升，這項具有開創性的成果在6位兒童身上成功複製，並最終成功套用於成人手術。
早期肝移植接受者大多只能存活數月，有的可存活幾年。研究人員不久意識到，存活率可能在很大程度上取決於患者對外來器官的免疫排斥。上世紀70年代後期，斯塔茲博士協助開發了環孢黴素的藥效。在實驗室的測試中，這種藥成功抑制了身體發出的免疫回響。
環孢黴素的藥物試驗隨後在美國科羅拉多大學和楊百翰大學進行，相繼套用於抑制器官移植中的排異反應。此外，斯塔茲博士將環孢黴素與類固醇結合使用，成功阻斷了腎臟的毒性反應。1983年，環孢黴素獲得了美國食品藥品監管局的批准。
1984年，斯塔茲為一名遭受遺傳性疾病折磨、年僅8歲的病人Stormie Jones進行了手術，這是一場少見的心臟-肝臟聯合手術。由於Jones感染了肝炎，1990年，斯塔茲對其進行了第二次肝臟移植。就是在這場手術中，安德烈亞斯·塔扎克斯（Andreas Tzakis）博士和斯塔茲使用了他克莫司（Tacrolimus，又名FK-506），這是一種實驗性抗排斥藥物，由日本研究人員研發。1994年，他克莫司由美國食品藥品監管局批准，在之後的移植手術中得以廣泛套用。
器官移植專家、明尼蘇達大學內外科醫學教授約翰·雷克（John Lake）在接受《紐約時報》採訪時表示，他克莫司“比環孢黴素更好用，特別是在肝臟移植手術中，並且藥效更加迅速、顯著”。他補充道：“托馬斯·斯塔茲博士對此功不可沒，正是他的極力遊說激發了人們對使用他克莫司的熱情。在這個過程中，他推進了藥物試驗的早期進程。”
但不幸的是，第二次肝臟移植手術之後不到9個月，Jones還是病逝了。深受此影響，斯塔茲厭倦了手術刀，選擇永遠地放下了手術刀，僅做相關諮詢。同年，斯塔茲自己也經歷了一場心臟搭橋手術，並且由於5年前的雷射事故，他遭受了永久性視覺問題的困擾。
在他1992年的自傳里，斯塔茲寫道，他其實很討厭做手術，並為每次手術前的準備感到害怕不已。但這並不妨礙他成為“肝移植之父”，供世人懷念。
