Otto Thermann kam am  1. März 1876 in Sangerhausen als Sohn eines Maschinenbohrers zur Welt.

Er war von Ostern 1890 bis Ostern 1895 in einem kaufmännischen Kontor tätig. Ostern 1895 trat er in das Leipziger Missionsseminar ein.

Thermann wurde am 27.  Mai 1901 in Reudnitz bei Leipzig ordiniert und am 29. Mai 1901 als Pioniermissionar zur Kambamission in Ostafrika (heute Kenia) abgeordnet. Dort war er in Ikutha stationiert, wo er am 3. August 1901 ankam.

Thermann heiratete am 9. Dezember 1906 in Ikutha Johanna Merz aus Leipzig. Er wurde 1911 in Mulango stationiert.

Im Januar 1915 kam er als Kriegsgefangener mit seiner Familie nach Nairobi und von da nach Ahmednagar in Indien. Seine Familie wurde nach Belgaum abtransportiert und kam im Juni 1916 nach Deutschland zurück.

Thermann war von August 1916 bis Ende Dezember 1918 Pfarrvikar in Bautzen. Von Mitte September 1919 bis Ende Juni 1922 war er als Geistlicher am Diakonissenhaus Elisabethenstift in Darmstadt tätig.

Im Juli 1922 übernahm er die Geschäftsführung des Missionsverlags und 1923 als Geschäftsführer die Leitung der Geschäftsstelle und der Kasse der Mission. Er trat am 1. Juli 1949 in den Ruhestand, half aber noch ehrenamtlich bis 1961 in der Missionsbibliothek und im Archiv mit.

Otto Thermann verstarb im Alter von fast 90 Jahren am 2. Februar 1965 in Leipzig.