Γεννήθηκε στη Μίλητο και πέθανε σε ηλικία 78 ετών από ηλίαση, ενώ παρακολουθούσε στην αρχαία Ολυμπία του εκεί αγώνες.
Ήταν αυτοδίδακτος, λόγω όμως της μεγάλης του παρατηρητικότητας και πολυμέρειας, έγινε μετά ένας από τους εφτά Αρχαιοέλληνες σοφούς.
Ταξίδεψε στην Περσία και την Αίγυπτο, όπου, με μοναδικό μέσο το ραβδί του, κατόρθωσε να μετρήσει το ύψος των πυραμίδων, υπολογίζοντας του με βάση τη σκιά τους, και την ώρα της ημέρας, κατά την οποία έγινε η μέτρηση.

Εξάλλου, πραγματοποίησε και λίαν σοβαρές ανακαλύψεις στους κλάδους της φυσικής, της αστρονομίας και της γεωμετρίας, όντας ο πρώτος που επεσήμανε τα φυσικά φαινόμενα του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού. Παράλληλα δε, πρώτος επίσης αυτός καθόρισε και την «Αρχή της θεωρητικής αναζήτησης των αιτιών«, πάνω στην οποία εδράζεται έκτοτε κάθε διανοητική προσπάθεια στο χώρο της φιλοσοφίας και της επιστήμης.
Πέρα από αυτά επινόησε και κατασκεύασε μηχανήματα υπολογισμού των αποστάσεων, διαίρεσε το έτος σε 365 ημέρες και το μήνα σε 30 ημέρες.
Εκείνο, πάντως, που προξενεί τη μέγιστη κατάπληξη στο σύγχρονο μελετητή, είναι η πολυμέρεια των ενδιαφερόντων του και η ικανότητά του για συνθετική θεώρηση των φαινομένων της πραγματικότητας. Και μόνο δε το γεγονός ότι η επιστημονική του μεγαλοφυΐα ανακάλυψε πρώτη αυτή τον ηλεκτρισμό, ξεκινώντας από την παρατήρηση της έλξης, την οποία προκαλεί η τριβή του ήλεκτρου (κεχριμπαριού), θα ήταν αρκετό για να τον καταστήσει αθάνατο στις τάξεις των πιο μεγάλων διανοητών της Οικουμένης.
Ήταν συνάμα ο Θαλής και μια ανώτερη ηθική προσωπικότητα. Σώφρον, έντιμος, ακέραιος και από κάθε γενικά άποψη ανεπίληπτος.
Οι συμπολίτες του Μιλήσιοι χάραξαν στον τάφο του το εξής επίγραμμα:

«Ει ολίγον το δε σήμα, το δε κλέος ουρανόμηκες», δηλαδή: «Ο χώρος μεν που πιάνει ο τάφος σου είναι μικρός, αλλά η δόξα σου εκτείνεται μέχρι τον ουρανό».