Ο Θάνος Πολυμενέας-Λιοντήρης σπούδασε κοντραμπάσο και ηλεκτροακουστική σύνθεση στη Μουσική Ακαδημία του Ρότερνταμ. Έκανε μεταπτυχιακές σπουδές στην τεχνολογία του ήχου, στο Ινστιτούτο Σονολογίας της Βασιλικής Ακαδημίας της Χάγης και στο Ινστιτούτο Επιστημονικής Έρευνας Ακουστικής και Μουσικής (IRCAM) στο Παρίσι. Είναι κάτοχος δυο μεταπτυχιακών στα παιδαγωγικά και στις καλές τέχνες (στον τομέα της τέχνης και τεχνολογίας). Οι δύο διατριβές του έχουν βραβευτεί με άριστα και τιμητική διάκριση.

Είναι διδάκτωρ του Πανεπιστημίου του Sussex, με υποτροφία από το βρετανικό κράτος (AHRC).

Από το 2011 εργάζεται ανελλιπώς ως λέκτορας σε διάφορα πανεπιστήμια της Αγγλίας (Falmouth, Brighton, Sussex). Συνεργάζεται, ως μέλος του διδακτικού προσωπικού, με το μουσικό τμήμα του Ιονίου Πανεπιστημίου και, ως ερευνητής, στο Πανεπιστήμιο του Sussex της Αγγλίας.

Το καλλιτεχνικό του έργο περιλαμβάνει, μεταξύ άλλων, αλγοριθμικές και διαδραστικές μουσικές συνθέσεις, οπτικοακουστικές εγκαταστάσεις και καταστασιακά παραστατικά συμβάντα.