Senator Charles J. Hughes avled i ämbetet och efterträddes av Thomas. Han valdes 1914 till en sexårig mandatperiod i senaten. Han besegrade republikanen Hubert Work i det valet. Demokraterna i Colorado nominerade Tully Scott som partiets kandidat i senatsvalet 1920. Thomas ställde upp för omval som nationalist men fick enbart 3 % av rösterna. Republikanen Samuel D. Nicholson vann valet och efterträdde Thomas i senaten i mars 1921.