Thornton bandė būti įtrauktas į 1996 m. NHL projektą, bet nebuvo pasirinktas jokia komanda. 1997 m. jį į NHL atrinko "Toronto Maple Leafs".
2001-2002 m. sezoną jis buvo perverstas į Čikagos "Blackhawks". Po šešių NHL ir AHL sezonų tarp "Chicago" ir "Anaheim Ducks" franšizės Thorntonas laimėjo savo pirmąjį karjeros "Stanley Cup" finaliniame sezone su "Ducks" 2006-2007 metais.