Thörnblad började med höjdhopp först vid 15 års ålder och hoppade i sin första tävling två meter som P16. Han utvecklades snabbt och vid 18 års ålder hoppade han 2,30 meter och gick in på topp 10-listan genom tiderna i världen för juniorer efter endast 2,5 år friidrottsträning. Thörnblad fick som 18-åring pris som "årets nykomling" på Svenska idrottsgalan för sina prestationer under 2003. Thörnblad tog som junior guld på J-EM 22, brons J-EM 19 och guld på Gymnasiaden P17. Redan som 19-åring deltog han på OS i Aten 2004. År 2006 etablerade sig Thörnblad i världstoppen med brons på I-VM i Moskva, en 4:e plats på EM i Göteborg, vinst på World Atletics Final i Stuttgart och rankades som 3:e bästa höjdhoppare på internationella förbundets "IAAF" världsranking. År 2007 hoppade han sitt personbästa 2,38 meter under inomhus-SM i Göteborg men slutade på en andra plats efter Stefan Holm som också hoppade 2,38 meter. Det har bara hänt en gång tidigare att någon har kommit på en andra plats någonsin på en sådan hög höjd. Samma vinter tog Thörnblad och Holm en Svensk dubbel på Inomhus-EM i Birmingham, GRB där Thörnblad slutade på 2:a plats. Mellan 2006 och 2010 hade Thönblad sina mest framgångsrika år, där han bland annat tog två internationella mästerskapsmedaljer, inomhus-EM 2:a -07, inomhus-VM 3:a -06, EM 4 -06, EM 4 -10, VM 5:a -09, Diamond league-segrar, rankades 3?5 plats på internationella förbundets "IAAF" världsranking under dessa åren med mera.

Thörnblad är 180 cm lång och väger 78 kg. Han tillhör liksom Stefan Holm den skara höjdhoppare som hoppat 50 cm eller mer över sin egen längd.

Den 4 april 2012 meddelade Thörnblad att han avslutar sin karriär på grund av sviterna efter utbrändhet. Han gjorde sin sista tävling på EM i Barcelona 2010.