汤沐海生于中国上海，6岁学习钢琴。1973年考入上海音乐学院学习作曲与指挥。1977年至1983年就读于德国慕尼黑高等音乐学院指挥大师班，取得联邦德国艺术学院最高学历文凭。其间，他在1982年参加了赫伯特·冯·卡拉扬指挥比赛，引起指挥大师的注意，被邀请担任柏林爱乐乐团1983-1984演出季的客席指挥，并得以继续随同卡拉扬深造。1983年秋，在慕尼黑担任另一位指挥大师伦纳德·伯恩斯坦的助理指挥。1984年夏，应小泽征尔之邀，参加了美国波士顿坦格伍德音乐中心夏季音乐节的指挥班和演出活动。同年秋，在荷兰参加了第一届康德拉申国际指挥比赛，成为决赛前三名获奖者之一。