Zunächst interessierte sich Newman mehr für Musiktheater als für Filmkompositionen und arbeitete mit Sondheim in Broadway-Stücken. Lionel, der Alfred als Musikdirektor für 20th Century Fox nachfolgte, gab Thomas 1979 seinen ersten Scoring-Auftrag für eine Episode der Serie The Paper Chase. 1983 lud John Williams, der ein Freund von Alfred und Lionel war, Newman ein, an Return of the Jedi zu arbeiten und die Szene zu orchestrieren, in der Darth Vader stirbt. Danach traf Newman den Produzenten Scott Rudin in New York City und Rudin lud ihn ein, die Partitur für Reckless (1984) zu komponieren. Newman sagte, dass er dachte, „es war ein harter Job, zunaechst“, weil er von ihm verlangt hatte, „Vokabulare und einen Sinn für Verfahren zu entwickeln“, sich erst nach 8 Jahren mit dem Schreiben von Partituren vertraut zu machen „und nicht in meinen Bemühungen zu investieren“.
1992 komponierte Newman die Partitur für Robert Altmans The Player und Martin Brests Scent of a Woman.
1994 erhielt er seine ersten Oscar-Nominierungen mit den Partituren für Frank Darabonts The Shawshank Redemption und Gillian Armstrongs Little Women. Er hat auch Jon Avnet’s Der Krieg. 1996 erzielte er Diane Keatons Unstrung Heroes und erhielt eine weitere Oscar-Nominierung. 1998 spielte er Robert Redfords The Horse Whisperer sowie Martin Brests Meet Joe Black. 1999 komponierte Newman die Partitur zu Sam Mendes ‚erstem Spielfilm American Beauty, der hauptsächlich mit Schlaginstrumenten entstand. Newman glaubte, dass die Partitur dazu beitrug, den Film voranzutreiben, ohne die „moralische Mehrdeutigkeit“ des Drehbuchs zu stören, sagen: „Es war ein wirklich heikler Balanceakt in Bezug darauf, welche Musik dazu beigetragen hat, dies zu bewahren.“. Für diese Partitur erhielt er eine vierte Oscar-Nominierung, und obwohl er erneut verlor (an John Corigliano für die rote Violine), erhielt er einen Grammy und einen BAFTA.
Sein kritischer und kommerzieller Erfolg setzte sich in den folgenden Jahren mit seinen Filmmusiken für Filme wie Steven Soderberghs Erin Brockovich und Todd Fields In the Bedroom fort. Er wurde nacheinander für weitere drei Oscars nominiert, für Sam Mendes ‚Road to Perdition (2002), Andrew Stantons Findet Nemo (2003) und Brad Silberlings Lemony Snicket’s A Series of Unfortunate Events (2004). Er verlor jedoch jedes Mal gegen Elliot Goldenthal (für Frida), Howard Shore (für Der Herr der Ringe: Die Rückkehr des Königs) und Jan AP Kaczmarek (für Finding Neverland).
2006 arbeitete er erneut mit Todd Field für Little Children und Steven Soderbergh für The Good German zusammen (er wurde für letzteres nominiert). Bei der Oscar-Verleihung trat er im Eröffnungssegment von Errol Morris auf, der scherzhaft erklärte, Newman sei achtmal für einen Oscar nominiert worden und habe ihn nicht gewonnen. Newman antwortete: „Nein, ich habe sieben versagt, aber dies wird mein achter sein“, und tatsächlich verlor er erneut, diesmal gegen Gustavo Santaolalla für Babel.
Seine erste Partitur seit The Good German war für Alan Balls Towelhead. 2008 drehte er den Animationsfilm WALL-E und arbeitete zum zweiten Mal mit Regisseur Andrew Stanton zusammen (die erste Zusammenarbeit war Findet Nemo). Der Film gewann den Oscar für den besten Animationsfilm (wie Nemo). Newman erhielt zwei Oscar-Nominierungen: eine für die beste Originalpartitur und eine weitere für den besten Originalsong für „Down to Earth“, das er zusammen mit Peter Gabriel schrieb. Er wurde in der Kategorie Originalpartitur mit zwei anderen erfahrenen Komponisten nominiert, James Newton Howard und Danny Elfman, Beide wurden ebenfalls für mehrere Oscars nominiert, jedoch jedes Mal erfolglos. Newman verlor sowohl die Partitur als auch die Song-Nominierungen an A R Rahman für seine Arbeit an Slumdog Millionaire. Er und Peter Gabriel gewannen jedoch einen Grammy für „Down to Earth“.
Im Jahr 2008 erzielte er auch Sam Mendes‘ Revolutionary Road. 2009 drehte er Jim Sheridans Brüder (das Remake des Susanne Bier Films). 2011 drehte er Tate Taylors The Help, John Maddens The Debt, Phyllida Lloyds The Iron Lady und George Nolfis The Adjustment Bureau.
Im Jahr 2012 erzielte Newman John Madden Das beste Exotic Marigold Hotel. Er erzielte auch den 23. James Bond-Film Skyfall, der das 50-jährige Jubiläum der Filmreihe feiert. Seine Arbeit an diesem Film brachte ihm seine elfte Oscar-Nominierung und einen zweiten BAFTA-Sieg ein. Im Jahr 2013 erzielte er Steven Soderberghs Nebenwirkungen und John Lee Hancocks Saving Mr. Banks. Letztere Partitur wurde von Filmmusikkritikern sehr gut aufgenommen, Newman erhielt zum zweiten Mal in Folge BAFTA- und Oscar-Nominierungen, Beide verlor er gegen Steven Price für Gravity.
Newmans Projekte 2014 umfassten David Dobkins The Judge und Tate Taylors Get on Up. Im Jahr 2015 erzielte er John Maddens The Second Best Exotic Marigold Hotel, das erste Mal, dass Newman eine Fortsetzung zu einem Film erzielte, für den er auch die Partitur schrieb. Ebenfalls in diesem Jahr kehrte Newman zurück, um Sam Mendes ’24. James Bond-Film Spectre, die Fortsetzung von Skyfall, zu vertonen, und arbeitete mit Steven Spielberg zusammen Bridge of Spies, Newmans erste Zusammenarbeit mit Spielberg und der erste Film für Spielberg, der keine Partitur von seinem langjährigen Komponisten John Williams enthielt, nicht seit der Produktion von The Color Purple im Jahr 1985. Für seine Filmmusik zu Bridge of Spies erhielt Newman weitere Oscar- und Grammy-Nominierungen.
2016 drehte Newman den Film Morten Tyldum’s Passengers mit Chris Pratt, Jennifer Lawrence, Michael Sheen und Laurence Fishburne, für den er seine 14. Oscar-Nominierung erhielt. Drei Jahre später traf sich Newman wieder mit Sam Mendes für seinen Kriegsfilm 1917, für den Newman seine 6. BAFTA- und 15. Oscar-Nominierung erhielt.
Newman variiert gerne die Instrumentierung in seinen Partituren, vom vollen Orchester bis zur reinen Schlagzeugmusik. Er liebt es auch, ungewöhnliche Instrumente wie Zither, Drehleier, Psalter und Hackbrett oder unerwartete Klänge wie Gesänge der Aborigines und das Zirpen von Zikaden einzubauen. Der Komponist erklärte, er habe „ein Interesse an weltlichen Experimenten.“