托马斯·索伦森在阿斯顿维拉失去了主力门将位置，这让斯托克城得以趁虚而入，完成一笔超值的转会交易。
2008年7月，斯托克城历史首次升入英超，索伦森以自由转会方式从阿斯顿维拉加盟。在爱尔兰主帅马丁·奥尼尔麾下，这位丹麦门将由于季前赛受伤，在2007/08赛季丢掉了维拉一号门将的位置。此前三个赛季，索伦森在维拉公园仅缺席过4场比赛，但因前一个赛季的膝伤让他错过了9场英超比赛，加上季前赛的伤病积累，他在门将顺位中落到了斯科特·卡森和斯图尔特·泰勒之后。
索伦森自1998年从丹麦加盟桑德兰后，一直在英超证明自己是可靠的主力门将，首个赛季便帮助球队从英冠升级。他在东北地区出场超过180次后才转会维拉，但如今在维拉公园沦为第三选择，且合同赛季末到期。32岁的他在合同到期后离开了俱乐部。
斯托克城升入英超后，被普遍视为2008/09赛季的降级热门之一，主帅托尼·普利斯急需引援补强。球队花费数百万英镑签下了戴夫·基特森、阿卜杜拉耶·法耶和丹尼·希金博瑟姆，同时免费得到了索伦森。他签下三年合同，立刻成为主力门将，取代了此前首发的史蒂夫·西蒙森。
这位101次代表丹麦国家队出场的门将在斯托克城的英超处子赛季中发挥了关键作用，帮助球队最终排名第12位成功保级。接下来的赛季他继续稳坐主力，在2009年11月凭借出色表现获得续约——续约期间他曾在四场比赛中扑出三粒点球。2011年，索伦森帮助斯托克城杀入足总杯决赛，仅以0比1惜败于挥金如土的曼城，并随队闯入欧联杯淘汰赛阶段。
之后他与波黑国门阿斯米尔·贝戈维奇竞争主力位置，最终失去首发，沦为替补直到2015年夏天合同到期。随后他前往澳超加盟墨尔本城，效力两个赛季后于41岁退役。
回顾这笔签约，无疑是斯托克城的神来之笔，为球队带来了数年的成功。索伦森在斯托克城效力七年，各项赛事共出场129次，大部分出场集中在最初几个赛季。他的英勇表现是球队留在英超的基石，如果没有他的经验和门前技术，斯托克城几乎肯定要为保级苦战。
索伦森保持着英超丹麦球员出场纪录——363次，比第二名的彼得·舒梅切尔多50场，比第四名的克里斯蒂安·埃里克森多近100场。目前英超现役丹麦球员中，约阿希姆·安德森（168场）和克里斯蒂安·诺尔高（122场）分列前13位，但两人短期内都难以追平这一纪录，索伦森的纪录恐怕将保持多年。凭借这些功绩，索伦森在斯托克城成为了球迷心中的传奇，而他的自由转会，其价值与重要性同样不可低估。