Thunborg var 1958–60 sekreterare i Stockholms arbetarekommun, 1961–69 sekreterare i SAP:s partistyrelse och 1969–74 statssekreterare i Försvarsdepartementet. Han övergick till Utrikesdepartementet och var Sveriges FN-ambassadör 1977–83, varpå han var försvarsminister i Olof Palmes andra regering 1983–85. Thunborg var ambassadör i Moskva 1986–89 och därpå i Washington till 1994. Han hade