[5]​[6]​ Tomlinson se graduó en 1963 en el Instituto Politécnico Rensselaer antes de obtener su máster en ingeniería eléctrica del Massachusetts Institute Technology (MIT), donde trabajó en el campo de la síntesis del habla.

En septiembre de 1971, cuando la BBN ya estaba conectada a ARPANET, Tomlinson adaptó el programa SNDMSG de forma tal que sirviera para enviar mensajes entre diferentes usuarios conectados a una red más amplia, pero sin que fueran conocidos (lo que hoy día se conoce como correo electrónico o e-mail).

Tomlinson continuó trabajando en BBN y realizó también otros desarrollos importantes con el diseño de computadoras, arquitectura de redes, protocolos en la red y síntesis digital.

Entre otras muchas cosas, Tomlinson desarrolló el software Reaper, diseñado para eliminar Creeper, considerado como el primer virus de la historia.

[8]​[9]​ En 2009 Tomlinson obtuvo el Premio Príncipe de Asturias a la investigación científica y técnica, junto a Martin Cooper, por su aportación al desarrollo del correo electrónico y de la telefonía móvil.