Tomešová gehörte zum Beginn der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202009/2010"&gt;Saison 2009/10&lt;/a&gt; zum Aufgebot Tschechiens für den Weltcup und kam nun immer häufiger zum Einsatz. Die Teilnahme an den Olympischen Winterspielen 2010 in Vancouver verpasste sie jedoch. Beim Weltcup im finnischen Kontiolahti 2010 konnte Tomešová als 37. im Sprint ihre ersten Weltcuppunkte gewinnen und sich gleichzeitig erstmals für eine Verfolgungsrennen qualifizieren. Dort verpasste sie als 41. um einen Rang einen weiteren Punktegewinn, den sie als 40. des Sprints am Holmenkollen in Oslo gewann und in der Weltcup-Gesamtwertung schließlich 97. wurde. Gute Ergebnisse erreichte sie auch bei den Biathlon-Europameisterschaften 2010 in Otepää. Bestes Ergebnis wurde ein vierter Platz im Verfolgungsrennen, nachdem sie zuvor im Sprint 13. wurde. Im Einzel erreichte sie Rang elf, mit der Staffel wurde Tomešová Zehnte. Bei den Biathlon-Weltmeisterschaften 2010 in Chanty-Mansijsk wurde sie beim Saisonfinale an der Seite von Gabriela Soukalová, Michal Šlesingr und Jaroslav Soukup siebte des Mixed-Rennens. Die &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202010/2011"&gt;Weltcup-Saison 2010/11&lt;/a&gt; brachte mit einem 22. Rang im Sprint von Pokljuka eine neue persönliche Bestleistung.