Thomas C. Mettenleiter studierte Biologie in Tübingen und ist seit 1996 Präsident des Friedrich-Loeffler-Instituts, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit Greifswald - Insel Riems (FLI). Von 1994 bis 2018 war Mettenleiter zudem Leiter des Instituts für molekulare Virologie und Zellbiologie (IMVZ) am FLI. Seit 1997 ist er außerplanmäßiger Professor an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, seit 2019 Honorarprofessor der Universität Rostock. Er ist Mitglied verschiedener wissenschaftlicher Akademien im In- und Ausland. Seit 2000 ist er Mitglied der Leopoldina in der Sektion Veterinärmedizin. 2007 verlieh ihm die Tierärztliche Hochschule Hannover den Ehrendoktor der Veterinärmedizin.
Mettenleiter forscht hauptsächlich zur Molekularbiologie und Pathogenese animaler Viren, also Viren, denen Tiere und Menschen als Wirtsorganismen dienen. Neben Untersuchungen zum Verständnis grundlegender Prozesse der Virus-Wirt-Interaktion liegt ein weiterer Schwerpunkt seiner Forschung auf der Entwicklung von neuartigen Impfstoffen unter Einsatz molekulargenetischer Verfahren. Für seine wissenschaftlichen Leistungen wurde Mettenleiter bereits mehrfach ausgezeichnet. So erhielt er beispielweise 2014 die Robert von Ostertag-Plakette der Deutschen Bundestierärztekammer und den Greifswald Research Award. 2007 wurde er mit dem Martin Lerche-Forschungspreis der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft geehrt.
Der von WHO, OIE, FAO und UNEP geschaffene interdisziplinäre Expertenrat wurde von Deutschland und Frankreich initiiert und soll im Auftrag der vier Partner Strategien erarbeiten, um Pandemien tierischen Ursprungs künftig zu verhindern. Das Gremium, dem zwei Dutzend führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler angehören, wird sich unter anderem mit Frühwarnsystemen, Risikoanalysen und Präventionsmaßnahmen befassen.