Tombini begynte i sentralbanken i mai 1998, som seniorrådgiver overfor styret, og han var kontaktpunkt mellom visesentralbanksjefen med ansvaret for overvåkning av finansnæringen og internasjonale insitusjoner som Den internasjonale bank for gjenoppbygging og utvikling og Den internasjonale oppgjørsbanken. I mars 1999 overtok han som leder for sentralbankens forskningsavdeling, der han jobbet fram til juni 2001.