Thornton forsøgte at blive udvalgt i NHL-draften i 1996, men blev ikke udvalgt af noget hold. Han blev derefter udvalgt til NHL af Toronto Maple Leafs i 1997
Thornton spillede aldrig for Toronto og blev byttet til Chicago Blackhawks i sæsonen 2001-02. Efter seks sæsoner frem og tilbage mellem NHL og AHL mellem Chicago og Anaheim Ducks franchises, vandt Thornton sin første karriere Stanley Cup i sin sidste sæson med Ducks i 2006<unk>07.