Em 1946 doutorou-se em microbiologia pela Escola Nacional de Veterinária. Foi professor das universidades Federal Fluminense, de Brasília, Autônoma de Santo Domingo, de San Salvador, Universidade da Califórnia, do Instituto Oswaldo Cruz e do Colégio Militar. Thiago de Mello recebeu cerca de 20 distinções e prêmios, entre os quais, do Comité Français de l´Associaciation Mondiale Vétérinaire, The World Veterinary Epidemiology Society, da Sociedade Colombiana de Primatologia, The John Simon Guggenheim Memorial.

Foi membro da Real Academia de Ciências Veterinárias, da Academia Nacional de Agronomia y Veterinaria, The American Academy of Microbiology e do The New York Academy of Sciences.

É filiado a mais de 30 sociedades científicas, além de ter participado da fundação de 14 delas. Foi consultor da Organização Pan-Americana de Saúde e do Fundo das Nações Unidas para Alimentação.

Com mais de 150 artigos científicos e técnicos publicados sobre brucelose, peste bubônica, micologia, infecção por via aérea, primatologia, conservação e ensino veterinário, é autor de quatro livros e editor de outros quatro. Atualmente, Thiago de Mello é pesquisador do Departamento de Zoologia da Universidade de Brasília.