Anche a Tomaso I gli era era riservato il destino di succedere al padre nell'infanzia. Nato il 20 maggio 1177 nel Castello di Charbonnieres, ebbe per tutore Bonifacio marchese di Monferrato. Uomo coscienzioso e politico avveduto, questi provvide anzitutto ad ottenere da Arrigo VI (che rappresentava in Italia, col titolo di Re dei Romani, il gran Federico suo padre) la revoca del decreto imperiale con cui Umberto III di Savoia era stato messo al bando dell'Impero, preoccupandosi di riconciliare subito con l'imperatore l'undicenne pupillo.

Questa revoca costò a Tomaso I il vescovado di Sion, che Arrigo VI, per affermare i suoi diritti imperiali, tenne per sè, stabilendo che i vescovi non avessero più a ricevere l'investitura dai Conti di Savoia, bensì dall'Imperatore. Così il regno del giovane principe cominciò con una perdita ed una rinuncia.

Ma pochi anni dopo (nel 1191) Tomaso, ch'era destinato a rialzare il prestigio della propria Casa, scese in Val d'Aosta con numerose milizie, per ristabilirvi la scemata autorità, e nell'anno seguente, uscito di tutela, prese a guerreggiare nel Piemonte, dove, oltre ad Asti e a Torino, erano sorte a libertà comunale anche Alba, Chieri, Pinerolo, Ivrea, e gli abitanti di altre città e borgate si preparavano a seguir l'esempio di quelle prime.

Fra le terre erette a sistema comunale ed i feudatari, le lotte erano incessanti, e frequenti erano quelle che si accendevano tra i diversi Comuni. In tali lotte Tomaso I s'interpose con molta abilità, preoccupandosi soprattutto di ampliare i propri domini. E infatti, parteggiando per Filippo di Svevia contro Ottone IV, nel 1207, riuscì ad estendere la propria autorità su Chieri e su Moncalieri; e di altre terre s'impossessò nella Svizzera combattendovi contro Bertoldo V di Zoeringen fino alla pace di Hautcrest (1221).

Tenendo dalla parte dei Ghibellini di là dalle Alpi, e da quella dei Guelfi nella valle Padana, e favorendo Ottone IV contro lo Svevo, cioè seguendo una politica astuta e audace ad un tempo, riuscì ad insignorirsi di altre terre, fra le quali Carignano e Vigone, a riprendere autorità su Pinerolo, a ricevere omaggi e cessioni dai marchesi di Saluzzo e di Busca. Ed infine, confermando (poichè non avrebbe potuto fare diversamente) le libertà conquistate da parecchi Comuni del Piemonte, potè, in questi, sedare i minacciosi fermenti di rivolta, e regolare e dirigere a proprio vantaggio le nuove tendenze.

Ma i Comuni di Torino e di Asti gli opposero resistenza e riuscirono a sottrarsi alla sua autorità. Al Comune di Asti, anzi, egli dovette allearsi, cedendogli non poche terre subalpine e impegnandosi a non fare alcuna conquista alla destra del Po.

Nel 1227, primo della sua famiglia, Tomaso I ottenne da Federico II, per il quale sostenne lotte contro la Lega Guelfa, la carica di Vicario e Legato dell'Imperatore per tutta Italia e per la Marca di Treviso, e specialmente per Savona ed Albenga.
« Un atto molto notevole di Tomaso I, scrive il Preclari, fu l'accordo da lui fatto come vicario imperiale per la città di Marsiglia, già allora cresciuta per il commercio in ricchezza e potenza, di concedere ad essa la più completa autonomia con diritto di batter moneta, fortificarsi, costruire castelli, crear consoli in alcuni scali del Levante».

Il Vicario dell'Imperatore godeva in quel tempo di tutte le prerogative della dignità imperiale, cosicchè Tomaso di Savoia fu allora superiore a tutti gli altri principi d'Italia, e, assente il sovrano, ebbe facoltà di agire in suo nome, di concedere franchige e privilegi, di rivendicare regalìe ed altri diritti imperiali, di soccorrere gli oppressi contro gli oppressori e di risolvere in ultimo appello certe questioni giuridiche.

Con ragione dunque Tomaso I, che di un tal potere si servì principalmente per ingrandire in ogni modo il proprio Stato e per accrescere il lustro della propria Casa, è considerato come il primo restauratore delle sorti della dinastia di Savoia. Alle sue imprese guerresche, alla sua sagacia nella politica, e anche alla sua qualità di uomo favorito dalla fortuna, i Sabaudi dovettero infatti in gran parte il prestigio e l'autorità che ebbero in seguito.

Anche la partizione dei possessi di Bertoldo di Zoeringen finì con l'essere vantaggiosa a Tomaso I, poichè lo liberò da un rivale vicino e molesto, e poichè, essendo ormai due sole le Case dominanti nelle due parti della Borgogna (la Casa dei Kibourg e quella dei Savoia), rese possibile ed opportuno, dal punto di vista della reciproca sicurezza e della pace, il matrimonio di Margherita di Savoia, sua figlia, con Artmanno, figlio del Conte Ulrico di Kibourg.

Quel matrimonio, che fu celebrato molti anni dopo (poichè Margherita secondo l'uso del tempo fu fidanzata mentre era ancora bambina) aprì la serie delle parentele dei principi della Casa di Savoia con quelli della Casa d'Austria, dalla quale, sei secoli più tardi, dovevano uscire la madre e la moglie di Vittorio Emanuele II.

Come il padre, Tomaso I fu assai generoso verso le chiese e i monasteri. Nel 1191, fondò nella valle di Susa la Certosa di Loze; nel 1209 confermò alla badia di San Michele della Chiusa la donazione di Giaveno; nel 1214 donò al monastero di Altacomba una ricca terra vicina al castello di Chillon, sul lago di Ginevra.

Si ammogliò due volte, ed ebbe prole numerosa. Sua prima moglie fu Beatrice, figlia di Guglielmo conte di Ginevra. La data della morte di questa Beatrice di Ginevra non è nota, ma risulta con certezza che Tomaso I ebbe un'altra moglie, la quale, secondo alcuni storici si chiamò Agnese, secondo altri Margherita, figlia di un Guglielmo signore di Faucigny, e che dai due matrimoni gli nacquero complessivamente sedici figli, dei quali oltre agli eredi Amedeo IV, Tomaso II, Pietro II e Filiippo I, che successivamente regnarono, si devono ricordare: Aimone, che fu fiero avversario del vescovo di San Guglielmo, vescovo di Liegi, che ebbe una vita avventurosa e battagliera; Bonifacio, arcivescovo di Cantorbery, molto venerato in Inghilterra; Beatrice, che divenne Contessa di Provenza e fu donna molto intelligente e colta, protettrice di trovieri, madre di tre regine e di un'imperatrice, e poi anche nonna di un'altra imperatrice e di altre due regine.

Secondo alcuni storici, Tomaso avrebbe avuto una sola moglie (Beatrice Margherita di Ginevra), ma questa versione è smentita da parecchie date accertate e non sembra in alcun modo sostenibile.
Tomaso I, che partecipò anche, in Provenza e in Linguadoca, all'atroce guerra contro gli Albigesi, morì a cinquantacinque anni, dopo quarantaquattro di regno, il 1° di marzo del 1233.