Von Thun wurde als jüngster von vier Söhnen des Grafen Ernst von Thun un Hoohenstein und der Freiin Marie Therese Wiedersperger von Wiedersperg geboren. Im Alter von drei Jahren zog er mit seiner Familie aus einem tschechischen Lager in die Steiermark, wo er das Gymnasium in Seckau besuchte.
Seine erste Filmrolle erhielt er 1962 von Axel von Ambesser für eine Rolle in "Kohlhiesels Töchter" und "Heirate mich, Cherie".
Durch seine erste Kinohauptrolle in "Die fromme Helene" erhielt er ein Engagement bei den Münchner Kammerspielen, wo er in "Gewitter am See" mitspielte.
Sein Können stellte er auch als Dokumentarfilmer unter Beweis, die er für den ORF drehte.

Seit 1999 ist Friedrich von Thun in zweiter Ehe mit Gabriele Schniewind verheiratet.

Im Bullen von Tölz spielt von Thun die Rolle des Landrat Wallner und zählt damit zu den Tölzer Amigos, die gerne Aufträge an Firmen verteilen, die am meisten dafür bezahlen.

Lausbubengeschichten (1964), Die fromme Helene (1965), Schulmädchen-Report - Was Eltern nicht mal ahnen (1972), Ginger und Fred (1986), Schindlers Liste (1993), Die Apothekerin (1997), Vino Santo (1999), Herzensfeinde (2001), Zodiak (2006), Entführt! (2008), Annas zweite Chance (2008), Derrick, Der Bastian, Die Verbrechen des Professor Capellari, Fünf Freunde

2007 Bayerischer Fernsehpreis für "Helen, Fred und Ted" (ARD) in der Kategorie "Fernsehfilme"