Theodor Paleologu s-a născut în 1973 în Bucureşti şi a crescut în mijlocul grupului de intelectuali din jurul tatălui său, cunoscutul scriitor, senator şi ambasador Alexandru Paleologu.

Familia sa este stabilită în acelaşi cartier al capitalei încă din secolul XVIII, de unde şi numele străzii Paleologu care, în mod simbolic, leagă bulevardul Carol de bulevardul Coposu.
A studiat la liceul german din Bucureşti şi, după 1990, s-a specializat în ştiinţe politice şi filozofie la Sorbona şi Ecole Normale Superieure din Paris, obţinând un doctorat (2001) în studii politice la Ecole des Hautes Etudes en Sciences Sociales şi la Universitatea din Munchen.

A predat la universităţi din Europa şi Statele Unite şi a ocupat postul de ambasador al României în Danemarca şi Islanda între anii 2005 şi 2008.

Theodor Paleologu a renunţat la postul de ambasador pentru a se implica în mod direct în viaţa publică din ţară şi pentru a candida din partea Partidului Democrat-Liberal în colegiul 9 Bucureşti pentru funcţia de deputat.