« Thinking Out Loud » est une ballade romantique écrite par Ed Sheeran et Amy Wadge. Sheeran et Wadge l'ont composée en février 2014, lors d'une séance d'environ 20 minutes commencée à 2 h du matin le 4 février. Ce fut le dernier titre enregistré pour le deuxième album studio de Sheeran, × (2014), produit par Jake Gosling, et il fut gravé le lendemain aux Sticky Studios, à Windlesham, dans le Surrey. Les paroles évoquent un amour éternel et la petite amie de Sheeran, Athina Andrelos. Placé en ré majeur à 79 bpm, avec des influences blue-eyed soul, le titre dure 4:41 dans sa version d'album. Des journalistes ont comparé son motif de basse et sa batterie à « Let's Get It On » de Marvin Gaye (1973). Il s'agit du troisième des cinq singles extraits de ×.
L'accueil critique fut mitigé, et Billboard le qualifia de « mise à jour élégante » du style classique. Le titre atteignit la première place au Royaume-Uni en novembre 2014 et fut le premier single à passer une année entière dans le top 40 britannique. Aux États-Unis, il culmina à la deuxième place du Billboard Hot 100. Lors des 58e Grammy Awards, il remporta les prix de la chanson de l'année et de la meilleure interprétation pop solo.
