In februari 2008 bereikte hij de wereldtop door op de wereldindoorkampioenschappen in het Spaanse Valencia een zilveren medaille te behalen. Met een sprong van 8,06 eindigde hij slechts twee cm achter de Zuid-Afrikaan Godfrey Khotso Mokoena. Later dat jaar was zijn 7,70 niet voldoende om zich te kwalificeren voor de finale op de Olympische Spelen van 2008 in Peking.In 2009 haalde Thomlinson op de wereldkampioenschappen in Berlijn de finale bij het verspringen wél. Bij deze kwalificatie raakte hij wel zijn nationale record kwijt: Greg Rutherford sprong 8,30, één centimeter verder dan het oude record. In de finale sprong Tomlinson 8,06 en eindigde op de achtste plaats.