Thilo Zimmermann studierte Volkswirtschaftslehre an der Universität zu Köln und Genua. Vor der Promotion an der Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa arbeitete er in der Wirtschaftsabteilung der Deutschen Botschaft in Rom. Während seiner Promotion verbrachte er Forschungsaufenthalte am Weatherhead Center for International Affairs der Harvard University, sowie an den Ecoles Normales Supérieures (Rue d’Ulm und Cachan) in Paris.