L'action de Thomas Was Alone se déroule à l'intérieur d'un ordinateur où, soudainement et de manière inexplicable, plusieurs trames de code – ou des des entités d'intelligence artificielle – ont développé la capacité de penser par elles-mêmes et ont même acquis une personnalité, au premier rang desquels, Thomas, qui est représenté par un petit rectangle rouge. Thomas ne sait pas pourquoi son intelligence artificielle ne l'est plus tout à fait, mais il sait une chose : il ne veut pas être coincé pour toujours à l'intérieur de ce programme. Il essaye donc de s'en échapper.