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명왕성에 대한 다른 천문학자들의 예측에 자극을 받아 체계적인 조사 끝에 명왕성을 발견했다(1930). 또한 그는 몇몇 성단과 은하단을 발견했고 외부은하의 겉보기 분포에 관한 연구와 화성, 금성, 목성, 토성, 달의 표면을 조사·관측했다.

톰보는 애리조나 주 플래그스태프에 있는 로웰 천문대에서 보조 천문학자로 일했고, 애리조나주립대학교에서 과학강사, 화이트 샌드 미사일 지구에서는 광학물리학자·천문학자로서, 그리고 뉴멕시코주립대학교 지구과학과의 부교수(1961~65), 정교수(1965~73), 그리고 1973년부터 명예교수로 재직했다.

톰보는 수많은 천문학회의 회원이었으며, 〈지구의 미소위성 탐사 The Search for Small Natural Earth Satellites〉(1959)·〈우주항공의학 강의 Lectures in Aerospace Medicine〉(1960, 1961)를 포함한 몇 권의 책을 출판했고, 패트릭 무어와 함께 〈암흑으로부터:행성 명왕성 Out of the Darkness:The Planet Pluto〉(1980)을 출판했다.