Шанталь Тома училась в Школе изящных искусств Дижона, затем в Школе декоративных искусств Парижа. В 1982 году получила диплом по специальности «сценография», а в 1984 году основала мастерскую по изготовлению декораций в Париже. Первые авторские декорации для спектаклей Жана-Луи Мартен-Барбаза были созданы в 1987 году.
С 1988 года Шанталь Тома сотрудничает с режиссером Лораном Пелли, для которого она оформила около сорока спектаклей – драматических («Голый король» по Евгению Шварцу, «Жак или Подчинение» по Эжену Ионеско, «Говорящие головы» по Алану Беннетту, «Вознаграждение – тысяча франков» по Виктору Гюго) и музыкальных.
В числе последних – «А Виан! Вперед му-музыка!» (театр Гранд-Аль де ла Вилет), «Орфей в аду» (Большой театр Женевы и Лионская опера), «Прекрасная Елена» (театр Шатле, Опера Санта-Фе, Английская национальная опера), «Сказки Гофмана» (Большой театр Лозанны, Лионская опера), «Платея», «Семь смертных грехов», «Бореады» (Лионская опера и Цюрихская опера), «Великая герцогиня де Герольштайн» (театр Шатле), «Любовь к трем апельсинам» (Амстердам), «Парижская жизнь» (Лионская опера), «Дочь полка» (Ковент-Гарден, Метрополитен-опера, Венская государственная опера, Опера Сан-Франциско, Театро Лисео), «Человеческий голос» и «Замок герцога Синяя Борода» (Лионская опера), «Пеллеас и Мелизанда» (Театр ан-дер-Вин), «Травиата» (оперные театры Санта-Фе и Турина) и «Манон» (Ковент-Гарден). Кроме того, Шанталь Тома работала с режиссерами Мишелем Эрмоном, Этьеном Поммере, Фредериком Белье-Гарсиа, Денизой Шалем (спектакль «Скажи дочери, что я уезжаю»), Миреллой Джарделли, Лаурой Скоцци и Мишелем Ростеном (дизайн костюмов).
В Парижской национальной опере при участии Шанталь Тома состоялись постановки спектаклей «Платея» (1999), «Семь смертных грехов» (2001), «Ариадна на Наксосе» (2003), «Любовный напиток» (2006). В планах художника: «Юлий Цезарь» в Парижской национальной опере.