Après des études d'art dramatique à Bruxelles, Philippe Thys débute au théâtre en 1998. Sa première apparition sur grand écran a lieu l'année suivante avec le film "L'Enfant". Cette même année, il obtient un rôle récurrent dans la série télévisée belge "Zone blanc".
C'est à partir de ce moment que Philippe Thys connait une ascension fulgurante en Belgique. Il joue dans plusieurs productions théâtrales et cinématographiques, notamment avec les réalisateurs Jean-Pierre et Luc Dardenne ("Rosetta", "Le Fils", "La Promesse").
En 2001, il remporte le prix d'interprétation masculine au Festival de Cannes pour son rôle dans le film "The Son" de Stefan Arsenijevic. Cette même année, il joue le personnage principal du thriller "À vif" de Stéphane Lafleur.
En 2004, Philippe Thys obtient un grand succès avec son interprétation dans le film "L'Empire des loups" de Chris Löwbeck et de Michael Haneke, pour lequel il est nommé à plusieurs reprises pour différents prix.
Il continue de jouer au théâtre et à tourner pour la télévision, notamment dans la série télévisée "Baron noir", où il interprète un personnage secondaire. En 2014, il joue le rôle d'un policier enquêtant sur des meurtres dans le film belge "L'Homme qui tue" de Jean-Pierre et Luc Dardenne.
En 2017, Philippe Thys est à l'affiche du film "Les Hauts de Hurlevent" de Philippe Faucon, où il joue aux côtés d'Émilie Dequenne. Il joue également dans la série télévisée française "Un si grand soleil".
Philippe Thys est donc un acteur belge prolifique, qui a remporté le prix d'interprétation masculine au Festival de Cannes et a été nommé pour plusieurs autres récompenses. Il joue à la télévision et au cinéma et continue de faire carrière dans le monde du théâtre.