Thornton yritti tulla valituksi NHL:n vuoden 1996 drafteihin, mutta häntä ei valittu mihinkään joukkueeseen. Hänet valittiin NHL:ään Toronto Maple Leafsille vuonna
Thornton ei koskaan pelannut Torontossa ja vaihdettiin Chicago Blackhawksille kaudella 2001-02. Kuuden NHL- ja AHL-kauden jälkeen Chicago ja Anaheim Ducks voitti uransa ensimmäisen Stanley Cupin viimeisellä kaudellaan Ducksilla 2006-07.