Em 2006, no Campeonato Mundial de Aarhus, Hiroyuki conquistou a medalha de bronze por equipes, e prata no individual geral e nas barras paralelas, ambos os eventos superado pelo chinês Yang Wei. No ano posterior, no Campeonato Mundial de Stuttgart, Tomita conquistou novamente a medalha de prata na competição por equipes. Em sua segunda aparição em Olimpíadas, o ginasta encerrou a competição dos exercícios coletivos na segunda colocação, atrás da equipe chinesa, medalhista de ouro. No evento geral individual, foi quarto. Na final da barra fixa, encerrou o evento na sexta colocação. Como último evento do ano, deu-se a Final da Copa do Mundo de Madrid, o ginasta terminou em sexto nas barras paralelas, e com a medalha de bronze na barra fixa.