Depois dos Jogos Olímpicos do Rio, em agosto de 2016, Pereira não teve seu contrato renovado com o Minas Tênis Clube e recusou algumas propostas de outros clubes. O nadador deixou de participar de diversos torneios na temporada e não disputaria o Troféu Maria Lenk, principal prova brasileira que dá vaga para o Mundial de piscina longa.
Recordista de medalhas em edições dos Jogos Pan-Americanas (quinze de ouro, quatro de prata e cinco de bronze), Thiago cogitava continuar competindo até as Olimpíadas de 2020, em Tóquio, mas preferiu parar de nadar e seguir com seus projetos pessoais.
Além das 23 medalhas pan-americanas, o nadador foi medalhista de prata nos 400 metros medley em Londres 2012, sua maior conquista, superando Michael Phelps na piscina britânica.
Em Mundiais, os triunfos de Thiago também são extensos. Nas piscinas curtas, o ouro nos 200 metros medley em Indianopolis 2004. Na mesma competição, mais uma prata nos 4x100 metros livres e dois bronzes, um nos 100 metros medley e outro nos 4x200 livre.
Já nos Mundiais de piscina longa, Pereira conquistou seu os últimos anos. Aos 29, em Kazan 2015, o brasileiro foi medalhista de prata nos 200 metros medley. Já dois anos antes, em Barcelona, Thiago levou o bronze nos 200 e 400 metros medley.
