Cranmeri vanemad Thomas ja Agnes polnud kuigi rikkad, ja kuna Thomas oli peres vanuselt teine poeg, siis valiti talle vaimuliku karjäär. Alghariduse sai ta ilmselt kohalikus algkoolis, kuid selle kohta kindel info puudub. Aastatel 1503–1511 õppis ta Cambridge'i ülikooli Jesus College'is loogikat, klassikalist kirjandust ja filosoofiat ning sai bakalaureusekraadi. 1515. aastal sai Cranmer ka magistrikraadi, olles selleks uurinud peamiselt humanistide loomingut. Ülikooliaastatel tekkis Cranmeril tõsine huvi nii skolastika kui ka Rotterdami Erasmuse loomingu vastu. Ta jätkas oma tegevust Cambridge'i ülikoolis lektorina.

Pärast magistrikraadi omandamist abiellus Cranmer Joani-nimelise naisega, mis tekitas tema kolleegides pahameelt. Cranmer polnud veel saanud preestriks, kuid sellest hoolimata tekitas abielu talle probleeme. Ta pidi Jesus College'ist lahkuma ja tegutses õppejõuna (reader'ina) teistes Cambridge'i ülikooli kolledžites. Pärast seda, kui tema naine esimese lapse sünnitamisel suri (enne 1520. aastat), sai ta oma endisse töökohta naasta. 1520. aastal ordineeriti ta preestriks ning samal aastal asus ta õppima ka teoloogiat. 1526. aastal sai ta teoloogiadoktori (doctor of divinity) kraadi. Cranmeri varajastest seisukohtadest pole palju teada, kuid on tõenäoline, et 1520. aastatel oli ta veendunud humanismi ja Erasmuse pooldaja, kes suhtus Martin Lutheri ideedesse pigem skeptiliselt.

1527. aastal osales Cranmer Inglismaa kantsleri, kardinal Thomas Wolsey väljavalituna Inglismaa saatkonnas Hispaaniasse. Samal aastal kohtus Cranmer ka esmakordselt kuningas Henry VIII-ga ning asus osalema kuninga ja tema abikaasa Aragóni Catherine'i abielu tühistamise protsessis. Kuna paavst lükkas abielu tühistamise otsust edasi, peamiselt seetõttu, et Catherine'i õepoeg oli Saksa-Rooma keiser Karl V, siis tuli Cranmer 1529. aastal koos mõttekaaslastega ideele, et abielu võiksid tühistada Inglismaa enda vaimulikud. Kuningas toetas seda ning koos mõttekaaslaste Stephen Gardineri ja Edward Foxiga tutvustas Cranmer ideed nii Cambridge'i kui ka Oxfordi ülikooli õpetlastele, saavutades nende põhimõttelise nõusoleku.

Esialgu püüdis Henry VIII siiski veel saavutada abielu tühistamisele nii paavsti kui ka keisri heakskiitu. 1530. aastal saatis kuningas Rooma paavsti veenma saatkonna, mida juhtis valitseja armukese ja tulevase abikaasa Anne Boleyni isa, esimene Wiltshire'i krahv Thomas Boleyn. Selle saatkonna liige oli ka Cranmer, kelle paavst Clemens VII võttis viisakalt vastu. Talle anti ka Inglismaa suurpönitentsiaari tiitel. Saatkonna tegevus jäi siiski mõjutuks, sest paavst sõltus liialt keiser Karl V-st.

Cranmer naasis Inglismaale 1530. aasta septembris ning sai peagi ülesandeks minna saadikuna keisri juurde. 1531. aastal läkski Cranmer Saksamaale, kus ta lisaks keisrile kohtus ka mitme protestantliku valitsejaga ja arutas Inglismaa kaubanduse soodustamist puudutavaid küsimusi. 1532. aastal peatus Cranmer mõnda aega protestantlikus Nürnbergis, kus ta kohtas usureformaatorit Andreas Osianderit, kellest sai tema lähedane sõber. Tõenäoliselt kallutasid vestlused Osianderiga Cranmerit otsustavalt protestantluse poole. Samal aastal abiellus Cranmer hoolimata vaimulikuseisusest Osianderi naise venna- või õetütre Margarethe Hetzeliga, kuid nende abielu jäi esialgu saladusse.^[1]

Keisri heakskiitu Henry VIII abielu tühistamiseks Cranmer aga ei saanud. 1532. aasta augustis suri Canterbury peapiiskop William Warham ja 1. oktoobril määras Henry VIII Cranmeri Canterbury peapiiskopiks, Inglismaa kõrgeimaks vaimulikuks. Tema määramise taga oli tõenäoliselt suures osas Anne Boleyni perekond, kes soovis sellega kindlustada kuninga abielu tühistamist ja uue sõlmimist. Seni vaid tagasihoidlikku kiriklikku karjääri teinud Cranmer ei soovinud esialgu ametikohta vastu võtta ja viivitas Inglismaale naasmisega. Kuid 1533. aasta alguses oli tema peapiiskopiks nimetamisele saadud ka paavsti kinnitus, sest viimane ei soovinud niigi pingelisi suhteid Inglismaaga veelgi halvendada. Seejärel võttis Cranmer ameti siiski vastu. Siis asus ta aktiivselt tegutsema kuninga abielu tühistamise nimel ja et Anne Boleyn oli jäänud rasedaks, oli sellega väga kiire. Sama aasta jaanuaris olid Henry ja Anne salaja abiellunud ning Cranmer sai sellest teada alles tagantjärele.

Aprillis kutsus Cranmer kokku Inglismaa olulisemad vaimulikud ja püüdis neid mõjutada abielu tühistamist toetama. Mais kuulutas ta välja kohtuprotsessi, kus tema kui Canterbury peapiiskop oli kõrgeim kohtumõistja. 23. mail kuulutas ta Catherine'i ja Henry abielu tühistatuks ning 28. mail kinnitas ta Anne'i ja Henry abielu. 1. juunil kroonis Cranmer Anne'i ka kuningannaks. 7. septembril sündis Anne'il tütar Elizabeth, kelle ristiisaks sai Cranmer sama aasta 10. septembril.

Pärast neid sündmusi tekkis Inglismaa ja Rooma vahele kirikulõhe, mida osa Inglismaa vaimulikke ja poliitikuid oleks soovinud kaotada. Cranmer kaldus aga üha enam protestantlusse ja aitas Henry VIII-l rajada eraldiseisvat kiriklikku organisatsiooni, anglikaani kirikut (Church of England). See tekitas Inglismaa vaimulikes, kellest enamik olid katoliiklased, tõsist vastuseisu, mis suudeti ületada tänu Henry VIII kantsleri Thomas Cromwelli tegevusele. Poliitilistes otsustes hoidus Cranmer kuni Henry VIII valitsusaja lõpuni pigem tagaplaanile.

Canterbury peapiiskopi ja Inglismaa kõrgeima vaimulikuna pidi Cranmer osalema aga Henry VIII abieluasjades. 1536. aastal tühistas ta kuninga abielu Anne Boleyniga, ehkki püüdis kuningannat tulutult päästa hukkamisest (samamoodi oli ta tulutult palunud ka katoliiklaste John Fisheri ja Thomas More'i ning Christchurchi munkade elude eest). 1540. aastal tühistas ta koos Stephen Gardineriga kuninga ja Kleve Anna abielu ning 1541. aastal teatas Cranmer kuningale tema viienda naise Katherine Howardi kahtlasest minevikust, mis peagi maksis viimasele elu.

Cranmeril oli mõistagi oluline roll kirikuelu kujundamisel. 1538. aastal andis ta välja käsu, et igas kirikus peab olema rahvakeelne piibel, ning tegeles ka uue kirikukorralduse ja liturgia väljatöötamisega. Tema selgelt protestantlikud vaated osutusid nii Henry VIII kui ka mitme tema kaaskondlase jaoks siiski liialt radikaalseteks. Kuningas jäi pigem katoliiklike traditsioonide toetajaks ja kuni kuninga surmani (1547) ei saanud Cranmer oma radikaalsemaid mõtteid kirjasõnas avaldada. 1540. aasta järel, mil anti välja "Kuus artiklit", mis kindlustasid katoliiklike traditsioonide jätkumise ja protestantliku liikumise mahasurumise, muutus õhustik Cranmerile üha vaenulikumaks. Samas teda ka ei represseeritud, ehkki mitu konservatiivset kuninga lähikondlast (näiteks piiskopid Gardiner ja Edmund Bonner) seda nõudsid.

Pärast Henry VIII surma 1547. aastal, kui võimule sai tema alaealine poeg Edward VI, said protestandid eesotsas Cranmeriga võimaluse asuda Inglismaa kirikukorraldust otsustavalt protestantlikuks muutma. Edwardi valitsusajal saabusid Inglismaale Mandri-Euroopa protestantlikud ja kalvinistlikud õpetlased, kelle mõjul muutusid ka Cranmeri ideed radikaalsemateks. Cranmerist sai Edwardi valitsusajal peamine uute liturgiliste raamatute koostaja. 1549. aastal andis ta välja "Book of Common Prayeri", mis pidi määrama liturgiate läbiviimise korra kogu Inglismaal. Selle raamatuga püüdis Cranmer lepitada katoliiklike riituste toetajaid ja protestante, kuid tegelikult ei sobinud see kummalegi. Kui protestantide mõjuvõim pärast 1550. aastat veelgi kasvas, asus Cranmer koostama ka uut liturgiaraamatut, mis valmis 1552. aastaks. Sellega jõuti üheselt protestantliku kirikukorralduse sisseseadmiseni. 1553. aastal anti välja ka Inglismaa kiriku usutunnistuse alus, "42 artiklit", mis oli pea ainuisikuliselt Cranmeri koostatud.

1553. aastal, kui Edward VI suri, püüdis Cranmer koos teiste protestantidega toetada valitsejannana Jane Grey'd, kelle Edward VI oli surivoodil enda järglaseks määranud. Kuid et Henry VIII ja Catherine'i katoliikliku tütre Mary toetus osutus nii rahva kui ka ülikkonna seas valdavaks, siis protestantide plaan ebaõnnestus. Cranmer oli aga üks väheseid, kes Jane'ile kuni tema üheksapäevase valitsusaja lõpuni ustavaks jäi.

Cranmer vangistati 1553. aasta septembris ja teda kuulati korduvalt üle. Mary katoliiklastest kaaskond süüdistas Cranmerit ketserluses ja riigireetmises. Esialgu peeti Cranmeri üle kohut vaimulikus kohtus ning 1555. aasta lõpus ekskommunitseeris paavst Cranmeri ja tagandas ta Canterbury peapiiskopi kohalt. 1556. aasta 14. veebruaril anti ta edasiseks kohtumõistmiseks üle ilmalikele võimudele.

Mary kaaskond soovis reformatsiooni kahjustamiseks saavutada seda, et võimalikult paljud silmapaistvad protestandid pöörduksid tagasi katoliiklusse, ja sama nõuti ka Cranmerilt. 1555. ja 1556. aastal tunnistaski Cranmer mitmel korral toonaste Inglismaa katoliiklike võimude õigsust ja legitiimsust, kuid Mary I otsustas ta sellest hoolimata ketserina tuleriidal põletada. Enne hukkamist kinnitas Cranmer aga oma protestantlikke veendumusi ja võttis tagasi varasemad sõnad, mis toetasid katoliiklust. Seetõttu loevad anglikaani kirik ja protestandid teda märtriks. Cranmer põletati tuleriidal 21. märtsil 1556.

Pärast 1558. aastat, mil troonile sai Elizabeth I, tõusid Cranmeri seisukohad ja kirjatööd taas au sisse ning tema algatatud tegevussuunda anglikaani kirikus jätkati. Enamik anglikaani kiriku liturgilistest normidest pärineb Cranmerilt.