Thomas Lewis nacque a Cardiff, Galles, il 26 dicembre del 1881 da Henry Lewis, proprietario di una miniera di carbone e ingegnere minerario, e Katherine Hannah Davies. Fu educato a casa fino a 10 anni, dopodiché studiò al Clifton College dove rimase però solo un anno poiché essendo un bambino di salute cagionevole la madre decise di riportarlo a casa. Dal momento che passava più tempo a giocare che a studiare, fallì i suoi primi test di ingresso all'università di Londra. I suoi studi universitari però intrapresero la strada della medicina per una ragione strana: