Mads kom som 1. års drengespiller fra Allerød til Lyngby. Allerede lang tid inden Mads fik sin 1. holdsdebut, var han en kendt herre i Lyngby Boldklub. Som den offensive del af en meget talentfuld trio fra årgang ’89 (de to andre er Rasmus S. Christiansen og Brian Hamalainen) har Mads optrådt på både U/16-, U/17-, U/18, og U/19-landsholdet. Han blev topscorer i juniorligaen i 2005 med 23 mål og scorede 17 mål i 19 kampe, da Lyngby i 2006 sluttede på en flot 2. plads i ynglingeligaen. Som ungdomsspiller i Lyngby var Mads både på prøvetræning i Liverpool og FC Twente. Da Mads, d. 24. september 2006, fik chancen i 1. division mod Thisted, må man sige han greb den på flotteste manér. Efter 71. minutter faldt hans første scoring og efter 78. minutter den anden. Lyngby vandt hjemmekampen 6-2.

Mads Thomsen blev d. 31. januar 2008 solgt til FC Nordsjælland.