Theodor Paleologu s-a născut în 1973 în Bucureşti şi a crescut în mijlocul grupului de intelectuali din jurul tatălui său, cunoscutul scriitor, senator şi ambasador Alexandru Paleologu. Familia sa este stabilită în acelaşi cartier al Capitalei încă din secolul al XVIII-lea, de unde şi numele străzii Paleologu care, în mod simbolic, leagă bulevardul Carol de bulevardul Coposu. Theodor Paleologu a candidat la alegerile din 30 noiembrie în colegiul 9 din sectorul 2, care include acest cartier.
Theodor Paleologu a studiat la Liceul German din Bucureşti şi, după 1990, s-a specializat în ştiinţe politice şi filozofie la Sorbona şi Ecole Normale Superieure din Paris, obţinând un doctorat în studii politice la Ecole des Hautes Etudes en Sciences Sociales şi la Universitatea din Munchen, în 2001. A predat apoi la universităţi din Europa şi Statele Unite.
S-a lansat în diplomaţie la 32 de ani, când a devenit ambasador la Copenhaga, şi a ocupat postul de ambasador al României în Danemarca şi Islanda între anii 2005 şi 2008.
Theodor Paleologu provine dintr-o familie cu tradiţie în diplomaţie. Tatăl său, scriitorul Alexandru Paleologu, a fost ambasador al României la Paris. De asemenea, Alexandru Paleologul a fost senator PNL, iar fiul şi-a exprimat, la rândul său, simpatiile liberale.
Theodor Paleologu a renunţat la postul de ambasador pentru a candida, din partea PDL, la alegerile legislative din noiembrie, în urma cărora a obţinut un mandat de deputat.