Pratiquant dès l’enfance l’improvisation, Thierry Escaich commence ses études musicales au Conservatoire de Rosny-sous-Bois puis de Montreuil avant d’entrer au Conservatoire national supérieur de musique et de danse de Paris. De 1983 à 1990, il y obtient huit premiers prix : harmonie, contrepoint, fugue, orgue, improvisation à l’orgue, analyse, composition et orchestration.

Il enseigne depuis 1992 l’écriture et l’improvisation au Conservatoire supérieur de musique et de danse de Paris. En 1997, il est nommé titulaire du grand-orgue de l’église Saint-Etienne-du-Mont à Paris, devenant alors le successeur de Maurice Duruflé. Il mène également une carrière internationale d’organiste.

Passionné de cinéma muet, il accompagne fréquemment des films à l’orgue ou au piano. En 1999, le musée du Louvre lui commande la musique d’accompagnement du film de Frank Borzage L’Heure suprême.

Dès ses premières pièces telles que Antiennes oubliées pour petit ensemble (1989) ou les Esquisses  pour orgue (1990), lauréate du prix de composition André Jolivet, ses compositions trouvent leur source dans des siècles de musique sacrée et en particulier dans le plain-chant grégorien : Cinq versets sur le « Victimae Paschali » pour orgue (1991), Première Symphonie, « Kyrie d’une messe imaginaire » (1992).

Son catalogue comporte aujourd’hui près d’une centaine d’œuvres. Pour son propre instrument, Escaich écrit de nombreuses pièces solistes, en ensemble ou avec orchestre : les deux concertos  pour orgue (l’un de 1995 et l’autre de 2006), La Barque solaire (2008) et les Études-Chorals pour orgue (2010). Il aborde également des effectifs et des genres très variés, allant d’œuvres pour instruments seuls à la musique de chambre ou symphonique, de l’intimité des pièces telles que Choral’s Dream (2003) pour orgue et piano, ou les brèves Scènes de bal  (2001) pour quatuor à cordes, aux vastes compositions comme la Première Symphonie (1992),  Le Dernier Évangile, oratorio pour double chœur, orgue et orchestre (1999), la Chaconne (2000) et les Vertiges de la croix (2004) pour orchestre ou Les Nuits hallucinées pour mezzo-soprano et orchestre (2008).

Après avoir été compositeur en résidence à l’Orchestre national de Lille et à l’Orchestre de Bretagne, Thierry Escaich exerce les mêmes fonctions en 2007 à l’Orchestre national de Lyon. Parmi ses œuvres récentes, un [work: 25892][Concerto pour violon] à l’intention de David Grimal est créé en 2009, The Lost Dancer, ballet pour le New York City Ballet, créé en mai 2010, Questions de vie…, commande de Radio France, pour chœur, créé en mars 2011. Son premier opéra, Claude, sur un livret de Robert Badinter d’après la nouvelle de Victor Hugo, Claude Gueux, et sur une mise en scène d’Olivier Py, est créé à l’Opéra de Lyon en mars 2013. Son Concerto pour orchestre est créé par l’Orchestre de Paris en 2015 lors de l’inauguration de la Philharmonie de Paris. Cris, oratorio sur un livret d’après le roman éponyme de Laurent Gaudé, est créé en 2016 dans le cadre des commémorations du centenaire de la bataille de Verdun par Pierre Val, Les Cris de Paris, le Trio K/D/M et l’ensemble Nomos sous la direction de Geoffroy Jourdain.

Il reçoit de nombreux prix et récompenses, parmi lesquels le Grand Prix des Lycéens en 2002 et la Victoire de la musique classique dans la catégorie compositeur, à quatre reprises (2003, 2006, 2011 et 2017). En 2013, il est élu à l’académie des Beaux-Arts de l’Institut de France.