Etnografia Tymoteusz Łuniewski pasjonował się archeologią i etnografią. Wraz z kolegą z lat szkolnych, Zygmuntem Glogerem, prowadził wykopaliska archeologiczne na terenie powiatu węgrowskiego i sokołowskiego. Zbierał eksponaty związane z kulturą Mazowsza i Podlasia. Publikował w czasopismach archeologicznych.
Wspólnie z Janem Karłowiczem i Zygmuntem Noskowskim prowadził badania etnograficzne. Był jednym z autorów haseł do Encyklopedii staropolskiej, Encyklopedii rolniczej i Słownika geograficznego Królestwa Polskiego i innych krajów słowiańskich. Na prośbę Zygmunta Glogera napisał do jego Encyklopedii staropolskiej dwa hasła Radło i Socha. Jego nazwisko jako współtwórcę tej encyklopedii wymienia autor w posłowiu tomu IV.
Za badania i prace w dziedzinie meteorologii został członkiem korespondentem Głównego Obserwatorium Fizycznego w Sankt Petersburgu oraz członkiem korespondentem Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk. Był też członkiem Cesarskiej Akademii Nauk.