Cyfeiria ei gydoeswyr ato fel ‘Syr’ (h.y. ‘y Parch.’) Thomas Williams a ‘Syr’ Thomas ap William, ond geilw ef ei hun yn ‘Thomas Wiliems, physycwr.’ Ychydig a wyddys amdano ar wahân i'w waith. Yn ôl ei dystiolaeth ef ei hun, ganed ef yn ‘Ardhe'r Meneich dan droet yr yri ynghymwt Llechwedh Issaf,’ sir Gaernarfon, ond ni ddywed ymha flwyddyn. Yr oedd ei dad, Wiliam ap Thomas ap Gronwy, o linach Ednowain Bendew, a'i fam, Cathrin, yn blentyn ordderch i Meredydd Wynn ap Ifan ap Robert o Wydir. Mae'n debyg mai yn ysgol Gwydir (Sir John Wynn, Memoirs, arg. 1827, 109) y cafodd ei addysg fore, ac yna aeth i Rydychen. Dywed Wood iddo dreulio rhai blynyddoedd yn Rhydychen, ond nid yw'n sicr mai ef yw'r Thomas Williams a raddiodd yn M.A. yn 1573 o Goleg Brasenose. ‘Yna,’ meddai, ‘astudiodd Ffisigwriaeth, ond ni chymerth radd yn y gangen honno.’ Wedi gadael y brifysgol derbyniodd urddau eglwysig, a cheir un o'r enw ‘Thomas Williams’ yn gurad yn Nhrefriw yn 1573. Yn ddiweddarach, dilynodd yr alwedigaeth o ffisigwr, ac yr oedd yn un o feddygon ei gâr a'r noddwr, Syr John Wynn o Wydir. Prawf ei lythyrau at Syr John mai ffisigwr yn nhraddodiad yr hen feddygon gwlad ydoedd, ac nid cynnyrch ysgol feddygol Rhydychen fel yr awgryma Wood. Ymddengys ei fod yn uchel ei barch fel meddyg, oherwydd cyfeiria'r Dr. John Davies o Fallwyd ato fel ‘meddyg o fri ymhlith ei gydwladwyr.’ Ond y mae Roger Mostyn, mab-yng-nghyfraith Syr John Wynn, yn difrïo ei wybodaeth feddygol, ac yn gwawdio ei ryfyg yn cymryd arno ei fod yn feddyg. Y mae'r Dr. Alexander Read, meddyg cyfoes enwog yng Ngogledd Cymru ac awdur nifer o lyfrau meddygol, yntau yn chwerthin am ben ei ‘lysiau aneffeithiol.’ Yn ôl Humphrey Humphreys, esgob Bangor [q.v.], yr oedd Thomas Wiliems yn Babydd, ac fe'i gwŷsiwyd gerbron llys yr esgob ym Mangor yn 1606 ac o flaen llys yr archesgob yn 1607. Dywed, ymhellach, i'r arglwyddes Bodvel dystio i Thomas Wiliems, ac yntau yng nghyfrinach Brad y Powdwr Gwn, berswadio ei thad, Syr John Wynn o Wydir, i beidio â mynd i'r cyfarfod hwnnw o'r Senedd.
Ar hyd ei oes bu Thomas Wiliems yn ymddiddori mewn llenyddiaeth Gymraeg, ac yn ddiwyd yn casglu a chopïo hen lawysgrifau. Ymhlith y llawysgrifau a gopïwyd ganddo gellir nodi: ‘Prif Achae Holl Gymru Benbaladr’ (N.L.W. Llangibby MSS. 1 a 2), copi o'r Cyfreithiau Cymreig (Pen. MS. 225), a chasgliad o ddiarhebion Cymraeg Mostyn MS. 204). Ond ei orchestwaith oedd cyfansoddi geiriadur Lladin-Cymraeg, ‘Thesaurus Linguae Latinae et Cambrobrytannicae,’ yn dair cyfrol bedwarplyg drwchus, ac fel awdur hwn y cofir heddiw amdano fwyaf. Y mae'r geiriadur wedi ei seilio'n bennaf ar y Dictionarium Linguae Latinae et Anglicanae o waith Thomas Thomas, argraffydd cyntaf Prifysgol Caergrawnt. Am bob gair Lladin rhydd Thomas Wiliems nifer o eiriau Cymraeg ac, er mwyn hyrwyddo dysgu'r Gymraeg mae'n debyg, eglura eu hystyr gan ddyfynnu o'r llawysgrifau a ddarllenasai. Y mae'r gwaith yn gofadail i ddiwydrwydd Thomas Wiliems ac yn ystordy gwerthfawr o eiriau Cymraeg. Dywed, mewn llythyr a ysgrifennodd yn 1620, iddo dreulio 50 mlynedd yn casglu'r defnyddiau a phedair blynedd yn ysgrifennu'r geiriadur. Ymddengys fod Syr John Wyn wedi ymgymryd â chyhoeddi'r gwaith, ond bu Thomas Wiliems f. (1622 mae'n debyg) cyn i unrhyw drefniadau gael eu gwneud. Yna daeth y llawysgrif i feddiant Syr John Wyn, ac ar ei gais ef ymgymerth y Dr. John Davies o Fallwyd â golygu'r geiriadur ar gyfer y Wasg. Ni chyhoeddwyd mohono o gwbl, ond defnyddiodd John Davies ef fel sail ail ran ei Antiquae Linguae Britannicae Dictionarium Duplex 1632. Y mae'r ohebiaeth rhwng Syr John Wyn a John Davies ynghylch cyhoeddi'r geiriadur ar glawr ymhlith papurau Wynniaid Gwydir, ac adlewyrcha yn anffafriol iawn ar Davies yn ei ymwneud â gwaith Thomas Wiliems.
