Graduado en ingeniería eléctrica del Massachusetts Institute Tecnology (MIT), en 1967 ingresó a la empresa BBN (Bolt, Beranek and Newman), la cual recibió el encargo de trabajar para la red de computadoras ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) con un sistema de inter-comunicación militar. Una vez integrado al equipo de trabajo, desarrollaron un programa llamado SNDMSG para enviar mensajes entre las distintas terminales de una misma computadora.

Al inicio de la década de 1970, los usuarios militares o de grandes empresas, utilizaban mayormente la informática mediante "terminales tontas o bobas" (una pantalla y un teclado, sin la capacidad de procesamiento ni almacenamiento), conectados a un servidor.

En septiembre de 1971, cuando la BBN ya estaba conectada al 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 sean conocidos (lo que hoy día se conoce como correo electrónico o e-mail). Allí fue que se le ocurrió utilizar un símbolo, el @ (arroba), para con este método uniría el nombre del usuario y del servidor.

La idea era utilizar un símbolo que estuviese en todos los teclados pero que no apareciera en los nombres propios de las personas o empresas ni de los servidores. La @ estaba en los teclados pero no tenía utilidad alguna, por lo que no entraba en conflicto con nada estipulado anteriormente.

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