Nourri, comme bien d’autres, par des travaux publicitaires, il publie son premier album en 1990, « Crève, le Malin ! » (Rackham). Le titre est sélectionné pour figurer parmi les Indispensables du Festival international de la bande dessinée d’Angoulême. Cette éminente distinction lui ouvre les portes des éditions Delcourt, où il signe la saga « Rouge de Chine », quatre volumes d’heroic fantasy teintée de réalisme poétique.
Avec la complicité de Yann, il s’attaque à l’adaptation d’un conte de Hans Christian Andersen, pour le premier volume des « Sales petits contes » (Dupuis, collection « Humour libre ») : « Le Vilain Petit Phoque ».
Il crée, au fil des années, son propre style graphique : extrêmement dynamique dans ses mises en pages et très imaginatif dans ses couleurs. Sélectionné par Poste, il imagine un timbre à l’effigie du Petit Père Noël et, depuis, anime chaque campagne de fin d’année de cette administration. En 2000, ce personnage créé pour l’occasion devient le héros d’une série de BD entièrement muette. Avec Trondheim au scénario, Thierry Robin renouvelle ainsi le genre de la BD familiale.
Son association fructueuse avec Fabien Nury donne naissance à deux séries à succès : « La mort de Staline » (Dargaud) et « Mort au tsar ! » (Dargaud) dont le deuxième tome paraît en 2015.