托马斯随后一直在孟山都工作，官至公司总裁（1951-1960）和董事会主席（1960-1965），并于1970年退休。第二次世界大战中期，美国陆军准将莱斯利·理查德·格罗夫斯（曼哈顿计划的负责人）曾于1944年密召托马斯至华盛顿特区，欲任命其为洛斯阿拉莫斯国家实验室主任（和罗伯特·奥本海默共同担任），但托马斯不愿放弃自己在孟山都的事业。最终在各方妥协下，托马斯加入美国国防部科研委员会，并利用孟山都的研究设施和资源承担曼哈顿计划的一些研究工作。当时孟山都的研发部设在俄亥俄州的代顿和迈阿密斯堡，因此托马斯领导的