ธนบูรณ์เป็นชาวจังหวัดสมุทรปราการ ติดทีมชาติไทยครั้งแรกในรุ่นอายุไม่เกิน 20 ปี ทำการแข่งขันฟุตบอลเอเชียเยาวชนอายุไม่เกิน 19 ปีที่สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ฝีเท้าการเล่นของธนบูรณ์เข้าตา แอนดรูว์ ออร์ด โค้ชผู้ฝึกสอน สโมสรฟุตบอลบีอีซี-เทโรศาสน ในขณะนั้น และถูกดันขึ้นชุดใหญ่ของ มังกรไฟ ในปี พ.ศ. 2555 ร่วมกับนักฟุตบอลรุ่นเดียวกัน เช่น เมสซี่เจ ชนาธิป สรงกระสินธ์ ต่อมาธนบูรณ์ได้ถูกเรียกติดทีมชาติไทยชุดใหญ่เป็นครั้งแรกในการคุมทีมนัดแรกของซิโก้ เกียรติศักดิ์ เสนาเมือง ในนัดกระชับมิตรที่ ช้างศึก สร้างประวัติศาสตร์บุกไปชนะทีมชาติจีนถึง 5-1 ในวันที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 2556 และเป็นตัวหลักในการแข่งขันซีเกมส์ 2013 ที่ประเทศพม่า ที่สามารถคว้าเหรียญทองมาได้สำเร็จเป็นครั้งแรกในรอบ 4 ปี, อันดับ 4 เอเชียนเกมส์ 2014 ที่ประเทศเกาหลีใต้ และในเอเอฟเอฟ ซูซูกิ คัพ 2014 ธนบูรณ์สามารถทำประตูแรกในทีมชาติชุดใหญ่ได้ในนัดที่ไทยพบกับเมียนมาร์ในเอเอฟเอฟ ซูซูกิ คัพ 2014 ผลคือไทยชนะไป 2-0 และในที่สุดก็คว้าแชมป์ได้สำเร็จเป็นครั้งแรกในรอบ 12 ปี รวมทั้งในปี พ.ศ. 2558 ก็สามารถคว้าอันดับ 2 คิงส์คัพ และในศึกปรีโอลิมปิกรอบคัดเลือก ก็สามารถพาทีมผ่านเข้ารอบสุดท้ายได้ ต่อเนื่องกับ ซีเกมส์ 2015 ซึ่งสามารถป้องกันเหรียญทองไว้ได้สำเร็จ และกลับมาเล่นให้ชุดใหญ่อีกครั้งในฟุตบอลโลก 2018 รอบคัดเลือก โซนเอเชีย – รอบที่ 2 จนสามารถผ่านเข้าสู่รอบที่ 3 ได้สำเร็จ

ในปี พ.ศ. 2559 ธนบูรณ์ได้จับมือเพื่อนร่วมทีมชาติอย่าง ชนาธิป สรงกระสินธ์ และ พีระพัฒน์ โน๊ตชัยยา ย้ายสโมสรมาเล่นร่วมกับเพื่อนร่วมทีมชาติอย่าง สารัช อยู่เย็น, ธีรศิลป์ แดงดา และ กวินทร์ ธรรมสัจจานันท์ ในสโมสรฟุตบอลเอสซีจี เมืองทอง ยูไนเต็ด ภายใต้การคุมทีมของ ธชตวัน ศรีปาน ด้วยสัญญายืมตัว 1 ปี[1] และยังสามารถทำผลงานได้อย่างต่อเนื่องจนสามารถพาสโมสรคว้าแชมป์ไทยลีก 2559 และพาทีมชาติไทยชุดใหญ่คว้าแชมป์เอเอฟเอฟ ซูซูกิ คัพ 2016 ได้สำเร็จ

ในปี พ.ศ. 2560 ธนบูรณ์สร้างสถิติใหม่โดยการเป็นผู้เล่นที่มีค่าตัวที่แพงที่สุดในไทยลีก จากการย้ายสังกัดจากเอสซีจี เมืองทอง ยูไนเต็ด ไปยัง สิงห์ เชียงราย ยูไนเต็ด ที่จำนวน 50,000,000 บาท[2] ซึ่งธนบูรณ์ยังคงรักษาฟอร์มได้ยังต่อเนื่อง จนกระทั่งเกมที่เชียงรายบุกไปชนะการท่าเรือ 2-1 ธนบูรณ์ถูกปะทะหนักในนาทีที่ 3 ทำให้ต้องถูกหามส่งโรงพยาบาลอย่างเร่งด่วน[3] ซึ่งผลการตรวจระบุว่า ธนบูรณ์มีอาการเอ็นไขว้หน้า 2 เส้นและเอ็นด้านข้างขาด หมอนรองกระดูกฉีกขาด จำเป็นต้องเข้ารับการผ่าตัดหลังจากหายบวม ต้องพักยาวถึงครึ่งปี หมดสิทธิ์ช่วยต้นสังกัดและทีมชาติไทยตลอดปี พ.ศ. 2560[4]

ในปี พ.ศ. 2562 ธนบูรณ์ย้ายสังกัดจากทีมสโมสรบีจีประธุม ยูไนเต็ด ไปทีม สโมสรฟุตบอลการท่าเรือ หรือ สิงห์เจ้าท่า ภายใต้การบริหารทีมของ มาดามแป้ง นวลพรรณ ล่ำซำ โดยมีการเปิดเผยค่าตัวอยู่ที่ประมาณ 20 ล้านบาท[5]