Er wurde in eine walisische Adelsfamilie geboren, die im 18. Jahrhundert bei Bychton einen großen Gutshof hatte. 1724 hatte sein Vater David Pennant auch das benachbarte Gut in Downing von einem Cousin übernommen. Thomas genoss eine frühe Ausbildung in einem Gymnasium in Wrexham, bevor er 1740 in die “Thomas Croft’s school” in Fulham wechselte. 1744 trat er der Queen’s College in Oxford bei, um später auf das Oriel College (College der Universität Oxford) zu wechseln. Wie viele Studenten aus wohlhabenden Familien verließ er 1771 ohne Diplom das College.
Thomas Pennant erzählte später, dass er als zwölfjähriger Junge seine Berufung als Naturhistoriker verspürte, die nicht zuletzt durch ein Buch des Ornithologen Francis Willughby verstärkt wurde. Er machte mit verschiedenen Zoologen, wie William Borlase, Touren durch die ganze Welt und half ihnen bei ihren Forschungen. 1757 wurde er, nach Fürsprache durch Carl von Linné, in die Königliche Gesellschaft der Wissenschaften in Uppsala aufgenommen. 1766 veröffentlichte er den ersten Teil seines Buches British Zoology. Während dieser Arbeit besuchte er den europäischen Kontinent und machte Bekanntschaften mit Georges-Louis Leclerc de Buffon, Voltaire, Albrecht von Haller und Peter Simon Pallas.
Thomas Pennant stellte in seiner Schrift British Zoology von 1777 erstmals die Crustaceen ohne Chelicerata unabhängig von bzw. eigenständig neben den Insekten heraus.
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Lotte Burkhardt: Verzeichnis eponymischer Pflanzennamen. Erweiterte Edition. Botanic Garden and Botanical Museum Berlin, Freie Universität Berlin, Berlin 2018, bgbm.org