حصل على بكالوريوس علم الحياة من كلية وستمنستر في ميزوري، وعلى الماجستير في علم التشريح، ودكتوراة الفلسفة في علم وظائف الأعضاء، ودكتوراة الطب من جامعة نورثويسترن في شيكاغو. بعد تخرُّجه عمل باحثاً في جامعة كولورادو، ثم التحق بكلية الطب في جامعة بيتسبرغ، وأصبح أستاذ كرسي الجراحة في تلك الجامعة، كما أصبح – عام 1991 – مديراً لمعهد زراعة الأعضاء في جامعة بيتسبرغ، الذي أعادت الجامعة تسميته عام 1996، ليصبح “مركز توماس ستارزل لزراعة الأعضاء”، اعترافاً بما قدَّمه هذا العالِم من خدمات جليلة.
يُعدُّ البروفيسور ستارزل واحداً من أبرز رواد زراعة الأعضاء في العالم، حيث حقَّق إنجازات عديدة بدءاً من إيجاد وسائل أفضل للسيطرة على رفض الأعضاء المزروعة، ووصولاً إلى ابتكار طرق جديدة لفهم المرض ومعرفة الآليات المناعية ذات العلاقة بزراعة الأعضاء، وسبل السيطرة على مضاعفات الزراعة. وكان لإنجازاته صدىً مدوٍ في المجتمع الطبي، حيث ابتدع أساليب جراحية فريدة ظلَّت لمدّة طويلة غير معروفة لأحد سواه، وكان في بداية تجاربه في زراعة الأعضاء يعمل، أحياناً لمدّة 72 ساعة، لا يرتاح خلالها سوى دقائق معدودة.
نُشر له العديد من البحوث العلمية؛ إضافة إلى أربعة كتب كاملة و 292 فصلاً من كتاب، كما قدَّم عددًا من المحاضرات العلمية في أرجاء العالم، مما يجعله واحداً من أغزر الباحثين في العلوم الطبية إنتاجاً. وحسب معهد المعلومات العلمية، فقد كان البروفيسور ستارزل عام 1999، أكثر عالم طب يتم الاستشهاد به في العالم، وكان في ذروة إنتاجه ينشر بحثاً جديداً كل أسبوع. حصل على 21 درجة دكتوراة فخرية من كبريات الجامعات في العالم، كما حصل على عشرات الجوائز والميداليات الرفيعة. وهو عضو في العديد من الجمعيات المهنية والعلمية، وعضو في هيئات تحرير أكثر من عشرين مجلة طبية. كان رئيساً للجمعية الدولية لزراعة الأعضاء، والرئيس والمؤسس للجمعية الأمريكية لجراحي زراعة الأعضاء، والجمعية الدولية لمرضى زراعة الأعضاء. وهو إلى جانب ذلك عضو في الأكاديمية الفرنسية للطب، وزميل الأكاديمية الأمريكية للآداب والعلوم، وزميل شرف في الكلية الملكية للجراحين في بريطانيا، والكلية الدولية للجراحين.
كان للأعمال التي أنجزها البروفيسور ستارزل أثر ملموس في كافة جوانب طب زراعة الأعضاء. فهو أول من ابتدع الطرق الجراحية التي أمكن بها إجراء جراحة زراعة الكبد، وأول من أدخل استخدام بعض العقاقير الأساسية للتحكم في رفض الجسم للأعضاء المزروعة. وإلى جانب ذلك، أدخل مفاهيم جديدة في علم زراعة الأعضاء وفي توضيح كثير من الجوانب المهمة حول رفض الجسم أو قبوله للأعضاء المزروعة، كما درَّب عدداً كبيراً من مشاهير جراحة الكبد في مستشفاه.
كتبت هذه السيرة الذاتية في عام استلامه للجائزة.