De retour dans sa région natale, il fonde sa propre compagnie. Il crée au Théâtre du Manège Scène Nationale de Maubeuge sa première pièce en tant que chorégraphe, un solo intitulé Passage à l’acte. Il présente ce solo en 1996 aux Repérages de Danse à Lille et bénéficie un an plus tard d’une résidence pour la création de L’objet.

A l’invitation de Charles Linehan, chorégraphe en résidence à The Place Theater pour la création de Rialto, présenté du 13 au 16 mai 1998, Thomas Duchatelet chorégraphie ses propres interventions dans la pièce.

Les 18 et 19 décembre 1998, la compagnie présente la création de Transfert, co-produite par Danse à Lille. Cette création de la compagnie est sélectionnée pour la 13ème édition du Festival Danses Denses de Pantin. Aux mois d’août et septembre 1999, le Théâtre du Manège Scène Nationale de Maubeuge accueille et co-produit également la quatrième création de Thomas Duchatelet, Filatures, dont la première a lieu le 6 octobre 1999. Filatures est présentée le 28 septembre 2000 à Créteil dans le cadre des Plateaux 2000 de la Biennale du Val de Marne.

Le 5 février 2000, Thomas Duchatelet signe sa cinquième chorégraphie, un duo, Oh !. Ce duo a reçu le « prix du public » ainsi que le « prix de l’écriture chorégraphique » lors du 4ème Défi Chorégraphique de la Ville de Pontoise (direction artistique : Jean-Christophe Paré). Il a également reçu le « prix de la ville » lors du 8ème Concours Contemporain des Jeunes Compagnies dans le cadre des « Synodales 2002 » Festival de danse de Sens.

En 2000, 2001 et 2002, la Compagnie Thomas Duchatelet est accueillie en résidence à Culture Commune Scène Nationale de Loos-en-Gohelle où elle met en oeuvre un projet novateur, A perte de mémoire, qui mêle l’art chorégraphique à d’autres disciplines artistiques : architecture, paysagisme, arts plastiques et vidéo. Les 16 et 17 septembre 2000, création de A perte de mémoire 1 installation chorégraphique in situ sur les terrils de la Base 11/19. Les 6 et 7 avril 2001, création chorégraphique de A perte de mémoire 2 à l’Escapade d’Hénin-Beaumont. Et enfin le 28 septembre 2001, une installation vidéo/danse A perte de mémoire 4 en collaboration avec un cinéaste, Hassan Legzouli et un scénographe, Jean-Christophe Lanquetin.

A l’initiative de Danse à Lille, Thomas Duchatelet crée un duo, Ils… Le secret pour Cyril Viallon et Jean-François Michaud, chorégraphes de la région Nord Pas-de-Calais, présenté les 9, 10, 11 et 12 mai 2001 à Marcq-en-Baroeul. Par ailleurs, une collaboration originale avec la Compagnie Jean-Marc Chotteau voit le jour pour la création de La vie à un fil, promenade théâtrale et chorégraphique au sein de la teinturerie Vanoutryve à Tourcoing du 15 au 30 juin 2001.

Dans sa dernière création, Pierre qui brûle, présentée les 5 et 6 décembre 2002 au Centre Culturel Balavoine à Arques, Thomas Duchatelet poursuit sa recherche chorégraphique à partir d’un contexte spécifique, un territoire, l’Audomarois dans le Pas-de-Calais et une ville, Arques autour d’une exploration, d’un questionnement sur le paysage et la mémoire des lieux. Pierre qui brûle puise également son inspiration des sons et des images rapportés d’une résidence à Kinshasa en République Démocratique du Congo.

A l’occasion de cette résidence, des liens se sont noués avec les artistes kinois grâce au concours du Centre Culturel Français - Halle de la Gombe et un projet a été mis en place à Kinshasa, Initiales, réunissant différentes disciplines artistiques autour de l’outil multimédia et de la danse contemporaine en août et septembre 2003 avec en point d’orgue la présentation du projet à la Halle de la Gombe le 11 septembre 2003.

Une version courte de Pierre qui brûle déclinée sous la forme du solo est présentée les 22 et 23 mai 2003 dans le cadre de la programmation de Danse à Lille. En décembre 2003, une variation jeune public intitulée Bérimbau voit le jour dans le cadre d’une résidence à L’Escapade d’Hénin-Beaumont dans le Pas-de-Calais. A l’invitation du Centre Chorégraphique National de Roubaix, un extrait de Pierre qui brûle est interprété par les danseurs du Ballet du Nord lors de la soirée « Nuances » les 30 et 31 janvier et 1er, 3 et 4 février 2004.

De janvier à juin 2005, la Compagnie Thomas Duchatelet, accueillie en résidence mission dans le département des Hauts-de-Seine (92), participe au Festival ArtDanThé au Théatre de Vanves. La compagnie effectue également un voyage au Japon Trait d'union puis au Vietnam Dix versions (à l’initiative de la Région Nord-Pas-de-Calais) en vue d’un repérage pour l’édition du Festival de Hué en 2006. Enfin sa dernière création Entre 0 (…) et l'Infini , tournée vers la contemplation et le rêve, la verticalité et la métamorphose des signes, est présentée les 2 et 3 décembre 2005 au Centre Culturel Balavoine à Arques dans le Pas-de-Calais.
En 2006, le projet Dix versions est présenté au festival international de Hué au Vietnam et y rencontre un grand succès auprès du public.  
En 2007, il présente Infini in situ au Palais des Beaux Arts de Lille.  

L'année 2008 fut particulièrement riche: dans le cadre du 150ème anniversaire de l'amitié franco-japonaise, le projet Trait d'union fut l'occasion de nouer des liens étroits avec de nombreux acteurs culturels au Japon. La même année, Dix ans déjà, dix ans seulement ! est un événement qui consacre l'ancrage de la Compagnie Thomas Duchatelet dans le «Pôle Danse» à Roubaix.

En 2008, 2009 et 2010 la compagnie est «associée en résidence» à la Maison de l'Art et la Communication de Sallaumines, dans le Pas de Calais. A cette occasion, le chorégraphe signe deux chorégraphies Oculus et Demain j'ai rencontré.

Le projet Traits traces et trajets au Maroc s'inscrit dans la continuité des projets internationaux de coopération artistique et culturelle.

En 2011, Thomas Duchatelet met en œuvre un projet ambitieux de création et de formation, Paysages Partagés dans le cadre de Béthune 2011, Capitale Régionale de la Culture. La même année, il crée A demain présenté les 28, 29, 30 octobre 2011 au Kobé Art Village Center au Japon.

Parallèlement à son activité de création et de diffusion, Thomas Duchatelet et son équipe s'investit dans de nombreuses action de formation et de médiation, avec notamment le projet de portail Federdanse qui ouvre en septembre 2011.