"Thinking Out Loud" è una ballata romantica scritta da Ed Sheeran e Amy Wadge. Sheeran e Wadge la composero nel febbraio 2014, in una sessione di circa 20 minuti iniziata alle 2:00 del mattino del 4 febbraio. Fu l'ultimo brano registrato per il secondo album in studio di Sheeran, × (2014), prodotto da Jake Gosling, e fu inciso il giorno seguente ai Sticky Studios di Windlesham, nel Surrey. I testi riprendono l'amore eterno e la fidanzata di Sheeran, Athina Andrelos. In re maggiore a 79 bpm, con influenze blue-eyed soul, la versione dell'album dura 4:41. I giornalisti paragonarono il suo giro di basso e la batteria a "Let's Get It On" di Marvin Gaye (1973). Fu il terzo dei cinque singoli tratti da ×.
Le critiche furono contrastanti, e Billboard lo definì un "aggiornamento elegante" dello stile classico. Il brano raggiunse la prima posizione nel Regno Unito nel novembre 2014 e fu il primo singolo a trascorrere un intero anno nella top 40 britannica. Negli Stati Uniti raggiunse la seconda posizione della Billboard Hot 100. Ai 58i Grammy Awards vinse i premi Song of the Year e Best Pop Solo Performance.
