1876年，他被调到博物馆秘书办公室工作；1878年，他转入动物分馆。1891年，托马斯与的女儿玛丽·凯恩结婚 ，他也因此有足够的资金去租用当时哺乳动物标本收藏家的作品，并在博物馆公开展示。他还在西欧和南美做过田野调查。在他的影响下，妻子也开始热爱自然历史，并陪同他一起旅行。1896年，当威廉·亨利·弗劳尔任动物分馆的馆长时，托马斯租用了博物学家理查德·莱德克带回的新标本，并重新安排了博物馆的标本展览。托马斯之后便专注于这些新标本的研究。1923年，他正式从博物馆退休，但之后他还不间断地在这里继续他