"Thinking Out Loud" es una balada romántica escrita por Ed Sheeran y Amy Wadge. Sheeran y Wadge la compusieron en febrero de 2014, en una sesión de unos 20 minutos que comenzó a las 2:00 de la madrugada del 4 de febrero. Fue la última canción grabada para el segundo álbum de estudio de Sheeran, × (2014), producido por Jake Gosling, y se registró al día siguiente en Sticky Studios, en Windlesham, Surrey. La letra se inspira en el amor eterno y en la novia de Sheeran, Athina Andrelos. En re mayor a 79 bpm, con influencias de blue-eyed soul, la versión del álbum dura 4:41. Periodistas compararon su patrón de bajo y su batería con "Let's Get It On" de Marvin Gaye (1973). Fue el tercero de los cinco sencillos extraídos de ×.
Las críticas fueron mixtas, y Billboard la calificó de "actualización elegante" del estilo clásico. La canción alcanzó el número uno en el Reino Unido en noviembre de 2014 y fue el primer sencillo que pasó un año completo en el top 40 británico. En Estados Unidos llegó al puesto número dos del Billboard Hot 100. En la 58.ª edición de los premios Grammy ganó las categorías Canción del Año y Mejor interpretación pop solista.
