Né le 7 février 1951 à Lyon, Thibault Damour intègre l’École Normale Supérieure de la rue d'Ulm en 1970. Après l'obtention de sa thèse de doctorat de troisième cycle (Université de Paris VI) en 1974, il fait un séjour post-doctoral de deux ans à l'Université de Princeton (États-Unis). Il est chercheur au CNRS de 1977 à 1989, avant d'être recruté comme professeur permanent de physique théorique à l’Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES) en 1989.
Thibault Damour est un physicien théoricien travaillant sur la gravitation relativiste (théorie de la relativité générale d’Einstein), la cosmologie et les extensions de la gravitation suggérés par la théorie des cordes. Il a apporté des contributions novatrices sur la théorie des trous noirs, le mouvement relativiste des pulsars binaires, l’émission des ondes gravitationnelles, le mouvement et la coalescence de divers systèmes binaires d’étoiles mortes (trous noirs, étoiles à neutrons), de même que plusieurs aspects de la cosmologie primordiale. Beaucoup de ses travaux ont permis de relier, de façon nouvelle, la théorie de la relativité générale à l'expérience ou à l'observation.
Il a notamment mis au point à l’IHES en 2000, avec plusieurs collaborateurs, une nouvelle méthode, dite Effective One Body (EOB), qui a donné la première description du signal gravitationnel complet émis lors de la coalescence de deux trous noirs. Cette approche analytique (ultérieurement complétée par les résultats de simulations numériques) a été utilisée par la collaboration LIGO-Virgo pour extraire du bruit, et analyser en termes de paramètres physiques (masses, spins), les signaux d'ondes gravitationnelles détectés depuis septembre 2015.
