Uczył się w liceum Krzemienieckim. Brał udział w powstaniu styczniowym. Naukę kontynuował w latach 1833-1835 w Warszawie, kształcąc się w dziedzinie rysunku u Antoniego Blanka i rzeźby u Pawła Malińskiego, a następnie w Berlinie pod kierunkiem Christiana Raucha i Rzymie w pracowni Pietro Teneraniego. W 1843 przyjechał do Warszawy. Od 1846 mieszkał i tworzył w Rzymie. Był profesorem rzeźby w Akademii św. Łukasza.
Większość dzieł Sosnowskiego kształtowana była według zasad estetyki neoklasycystycznej, czego przykładem jest m.in. posąg Justitia (Sprawiedliwość) z około 1850, który cechuje wzorowany na antyku spokój i harmonia, a także znamienna dla artysty oszczędność w środkach wyrazu. Rzeźba ta jest zarazem typowa dla dziewiętnastowiecznego akademizmu posługującego się często formą alegorycznej personifikacji. W dorobku artysty dominują dzieła o tematyce religijnej, utrzymane również w pełnym spokoju "wzniosłym" stylu. Należą do nich m.in. marmurowe rzeźby - Chrystus w Grobie z 1858 i Anioł Zmartwychwstania (1859), oba ofiarowane przez rzeźbiarza do kościoła Karmelitów w Warszawie oraz liczne posągi Matki Boskiej (m.in. Madonna Jazłowiecka z 1882 w kaplicy Niepokalanek w Szymanowie pod Warszawą). Dzieła sakralne Sosnowskiego znajdują się także w Rzymie, m.in. w kościele polskim św. Stanisława oraz w przedsionku Scala Santo (marmurowa grupa Zdjęcie z krzyża).
Spośród prac artysty o świeckiej tematyce najbardziej znane są: Pomnik Tadeusza Czackiego w kościele Wizytek w Warszawie oraz symbolizująca unię polsko-litewską grupa Jadwiga i Jagiełło, której kamienna wersja z 1883 znajduje się na krakowskich Plantach.
W 2025 roku ukazała się monografia twórcy autorstwa Lechosława Lameńskiego. Nie znali go wcale. Tomasz Oskar Sosnowski – polski rzeźbiarz w dziewiętnastowiecznym Rzymie nie tylko szczegółowo omawia dzieło rzeźbiarza, umieszczając je w kontekście współczesnej artyście europejskiej sztuki, istotnych tendencji i przemian estetycznych, lecz także wskazuje, jak istotną, a dziś mało pamiętaną, rolę Sosnowski odegrał w kształtowaniu rzymskiego środowiska artystycznego.
Autor: Piotr Szubert, Akademia Sztuk Pięknych w Warszawie, luty 2002, aktualizacja AK wrzesień 2025.