Główne osiągnięcia naukowe Profesor Tomiałojć był zafascynowany przyrodą od wczesnych lat życia. Szczególnie pasjonowały go ptaki (już w wieku piętnastu lat zaczął je systematycznie obserwować). Przyroda stanowiła dla niego wartość samą w sobie, godną szacunku i ochrony. W jednym z wystąpień mówił: Dzika przyroda jest szerszą „moją rodziną”, tak jak węższą jest społeczność ogólnoludzka. Wszyscy się wywodzimy z tej pierwszej. Prowadził badania naukowe po to, by poznać i zrozumieć procesy przyrodnicze.
Poznanie awifauny Polski Profesor Tomiałojć był autorem pierwszego pełnego wykazu ptaków stwierdzonych w Polsce, który scalał wyrywkową wiedzę ujętą w powojennych granicach kraju (pierwsze wydanie w roku 1972). Gruntownie rozszerzone II wydanie monografii ukazało się w roku 1990, a trzecim etapem było 2-tomowe dzieło „Awifauna Polski” współautorskie z prof. Tadeuszem Stawarczykiem (2003).