Метцингер обучался философии, этнологии и теологии в Университете Гете во Франкфурте-на-Майне. В 1985 году он защитил там же докторскую диссертацию на тему «Проблема души и тела». В 1992 году он еще раз защитил диссертацию для получения звания доцента в Юстус-Либих Университете Гиссен. В 2000 году он был приглашен на должность профессора философии когнитивных наук в Университете Оснабрюк, который он сменил через семь лет на Университет г. Майнца. Метцингер был одним из основателей Ассоциации научного исследования сознания и с 1995 по 2008 год был членом правления, а с 2009 был назначен на должность президента организации. С 2005 по 2007 год быд президентом немецкого общества когнитивных наук, член научного сообщества Франкфуртского института дополнительного образования и член комиссии Стипендии Джоржано Бруно. В 2008—2009 гг. Метцингер был членом научного сообщества в Берлине.
С помощью философских методов и методов когнитологии Метцингер развил теорию «Я-модели», объясняющую целостность и рефлексивность нашего сознания. Частью этой программы является репрезентативная теория субъективности. Философ уже много лет занимается интердисциплинарным развитием аналитической философии сознания. Метцингер считается одним из тех философов, которые особенно активно работают с нейробиологами и когнитологами. Например, он увлеченно занимается философской интерпретацией нейронных взаимодействий в сознании. Другая область интересов Метцингера — прикладная этика. В этой сфере он пытается применить результаты антропологических исследований и философии сознания к теоретическим дебатам о морали. Так, под его руководством возник двуязычный портал по нейроэтике, содержащий специализированную библиографию. Метцингер является так же координатором исследовательской группы, которая занимается так называемым когнитивным ретранслятором (Cognitive Enhancers).