3至2006年汤沐海担任芬兰国家歌剧院首席指挥。1983年，汤沐海出任中国中央乐团常任指挥，1995年至2000年担任中国交响乐团艺术总监。2009年，出任上海爱乐乐团艺术总监。21世纪初，汤沐海还在兼任中国交响乐团荣誉指挥、上海音乐学院指挥系主任、上海音乐厅艺术总监、瑞士苏黎世室内乐团艺术总监、澳大利亚昆士兰交响乐团荣誉指挥、德国汉堡交响乐团首席客座指挥等职务。2012年起受天津市委市政府邀请组建天津歌剧院并担任艺术总监，2017年任哈尔滨交响乐团艺术总监、江苏大剧院首届艺委会成员。