Thiago Motta nasce il 28 agosto 1982 a São Bernardo do Campo, nello stato di San Paolo, in Brasile. Cresciuto nei paulisti della Juventus, arriva in Europa al Barcellona all'età di 17 anni. Dopo due anni nella formazione B, passa in prima squadra dove vince una Champions League e due Liga prima di trasferirsi all'Atletico Madrid. Un grave infortunio ne compromette la stagione ai colchoneros, così riparte dal Genoa. L'operazione rilancio riesce alla perfezione e si conquista l'attenzione dell'Inter dove, dal 2009 al 2012, vince tutto. È tra i protagonisti del “triplete” del 2010, gli resta soltanto il rammarico di aver saltato la finale della Champions League a causa di una squalifica. Nel gennaio 2012 si trasferisce al PSG, suo attuale club, dove ha vinto tre campionati consecutivi, oltre a diversi altri trofei.
In possesso del passaporto italiano per le origini venete del suo bisnonno, debutta in Nazionale il 9 febbraio 2011 nell'amichevole Germania-Italia 1-1 giocata a Dortmund, restando in campo per 63 minuti prima di lasciare spazio ad Aquilani. Alla seconda presenza arriva il suo primo gol azzurro, decisivo per la vittoria di misura della Nazionale di Prandelli sulla Slovenia in una gara di qualificazione ad Euro 2012. Quella resta l'unica rete della sua carriera azzurra, che lo ha visto partecipare agli Europei del 2012 e alla Coppa del Mondo 2014. In totale vanta 23 presenze e un gol.