Thomas Mace naquit probablement à York en 1612 ou 1613. Il semble être issu d'une famille de musiciens et d'hommes d'église. Son frère Henry était choriste (sub-chanter) dans le chœur d'York Minster, et vicaire de Saint Mary Bishophill à York, de 1638 à 1670. Son neveu, Phineas, termina ses études à Saint John's College à Cambridge en 1661. On lui octroya alors quelques paroisses dans le Nord-Est du Derbyshire. Tous deux avaient participé à la souscription destinée à financer la rédaction du livre de ThomasMusick's Monument, en 1676. Le 25 avril 1656, Thomas épousa Mary Blackley à l'église de St Benedict, à Cambridge. Ses écrits relatent des événements touchants de sa vie familiale – comment sa femme inspira certaines de ses pièces de luth, et comment son fils John apprit à jouer de cet instrument en s'aidant presque uniquement de Musick's Monument.
 
Le 10 août 1635, Thomas fut nommé clerk (c'est-à dire chanteur) à Trinity College à Cambridge. On ignore pourquoi il alla à Cambridge – peut-être était-ce simplement pour chercher du travail. Il y resta jusqu'à la fin de ses jours, quoiqu'une surdité croissante le contraignit sans doute à se faire remplacer dans le chœur. Il enseigna la viole et le luth, et organisa probablement quelques concerts. On apprend de ses écrits tout l'enthousiasme que suscitaient en lui la pratique musicale et ses effets spirituels et thérapeutiques. Parmi ses autres publications, on trouve For a Public Good en 1675, sur l'amélioration des routes, et Riddles, Mervels and Rarities, or, A New Way of Health from an Old Man’s Experience en 1698 sur la santé.
 
Comme bien des gens, Thomas Mace était pétri de contradictions, mi réactionnaire, mi avant-gardiste. Il appréciait les harmonies des pièces liturgiques, et dans le contexte domestique ce sont les pièces graves qui emportaient ses suffrages. Il préférait les violes aux « Violons Grinçants & Grondants ». Il encourageait les instrumentistes à prendre en compte « l'humeur », c'est-à-dire le contenu émotionnel de la musique, en sus de l'aspect technique des compositions. Dans ses considérations, les auditeurs autant que les musiciens tenaient une place importante : dans quelles circonstances les musiciens pouvaient-ils jouer le plus à leur aise ? Quel effet la musique avait-elle sur les auditeurs ? Il s'intéressa aux conditions acoustiques de la pratique musicale, montrant par là qu'il était conscient de l'importance grandissante des concerts publics.
 
C'était sans nul doute un homme singulier. Le seul portrait dont nous disposons de lui montre un homme à la mine abattue ; mais pour quelqu'un de sa position sociale  – un musicien, et non un gentilhomme – ses accomplissements ne furent pas négligeables. Il était inhabituel qu'un homme de sa condition se fît peindre. Il fit l'acquisition d'une multitude d'instruments, dont deux « Orgues-Tables », déboursant des sommes considérables. Il publia trois livres, dont Musick's Monument en 1676. Son format inhabituellement grand, sa pagination compliquée et les exemples musicaux dont il regorge durent en faire une livre onéreux à imprimer. Ses souscripteurs étaient nombreux, mais il ne parvint néanmoins pas à écouler tous les exemplaires imprimés de son vivant. Parmi ses souscripteurs se trouvaient des membres du clergé, de l'université et des gentilhommes. On compte notamment parmi les universitaires le groupe connu sous le nom des « Platonistes de Cambridge », Henry More, Ralph Cudworth, John Worthington (à qui Mace enseigna le chant et la viole), et d'autres, ainsi que le musicien Humphrey Babington et les mathématiciens Isaac Barrow et Isaac Newton, de Trinity.
 
Newton n'avait que peu d'attrait et de talent pour la musique, mais il voyait celle-ci comme le langage le plus évident par lequel les mathématiques structuraient le cosmos. Les écrits les plus abstraits de Mace concernant la musique sont peut-être le fruit de ses conversations avec Newton et d’autres universitaires avec lesquels il était en contact. Nous savons qu'il échangea avec Newton car celui-ci recommanda la trompe acoustique de Mace à un gentilhomme âgé de la Royal Society (son Otocousticon). L'attention qu'il porte à l'acoustique témoigne des centres d’intérêt des philosophes naturels de son temps.
 
Mace voyagea à Londres en novembre 1675 pour préparer la publication de Musick's Monument, or, A remembrancer of the best practical musick, both divine, and civil, that has ever been known, to
have been in the world, chez les éditeurs Thomas Radcliffe et Nathaniel Thompson, pour le prix de 12 shillings. La rédaction s'étendit de 1671 à 1676 et est divisée en trois parties. La première concerne le chant des psaumes dans les églises paroissiales, « montrant également comment la musique des Cathédrales pourrait être grandement améliorée et raffinée ». Il y décrit dans un passage bien connu le chant d'un psaume dans York Minster bondée, durant le siège de 1644, des boulets de canon ricochant tout autour de l'église. Le deuxième rend compte de sa passion pour le luth et son répertoire, alors même que la popularité de cet instrument connaît un inexorable déclin. Le troisième concerne « la Généreuse Viole dans son Bon Usage et la Musique en Général ». Il y adjoint une description de sa Musick Room, sa pièce à musique, des pensées sur l'acoustique et les représentations en public.
 
On peut voir dans ce livre une polémique, et pas des moins intéressantes, ne serait-ce que par un usage hautement original de la langue. En 1776 l'ouvrage attira l'intérêt des deux pères de l'histoire de la musique : Sir John Hawkins, qui consacre quelques pages à un résumé du livre, et Charles Burney, qui ne doute pas que le lecteur « tirera du plaisir de la joie sincère et entière d'un auteur qui, plein d'une connaissance éclairée de son sujet, révèle au lecteur tous les rouages internes de sa propre jubilation avec une ingénuité totale, comme s'il communiait avec lui-même dans la plénitude de son confort mental et de sa vie intérieure ».
 
Il se peut fort que l'intérêt de Mace pour l'acoustique soit dû partiellement à sa surdité croissante, qui empoisonna les trente ou quarante dernières années de son existence. Pour contrer ce mal, il mit au point le « Dyphone, ou Luth Double, le Luth à Cinquante Cordes », qu'il décrit dans Musick's Monument. En 1690 (à l'âge de 77 ans), il se rendit à Londres pour vendre une bonne partie de ses livres musicaux et de ses instruments, y compris un « orgue récemment inventé qui (pour l'usage domestique) dépasse tout autre orgue jamais inventé ; ce qui sera étayé par des raisons de substance et d'art ; et qui (par sa beauté) ne déparerait pas dans le salon d'un gentilhomme », « une paire de belles, grande violes de consort, parfaitement réglées pour cet usage ou celui du consort » et un « Clavecin pédalier (le meilleur type de clavecin pour le consort qui ait jamais été inventé) ; contenant 20 jeux, actionnables par le pied du musicien, sans que ça nuise au jeu (extrêmement agréable). »
 
Ces instruments étaient sans nul doute destinés à équiper la Musick Room, qui ne fut hélas pas construit du vivant de Thomas Mace. On ne peut qu'espérer que Mace continua de tirer du plaisir de sa pratique musicale passionnée. Il vécut seize ans de plus. On ignore quand cet homme merveilleux mourut, mais les archives de Trinity College à Cambridge montrent que le 17 avril 1706, une place de choriste à la chapelle devint vacante, et aucune mention de lui n'est faite ultérieurement.