Hänet tunnetaan parhaiten klassista ehdollistamista koskevasta tutkimuksestaan, jonka hän suoritti yhteistyössä mentorinsa Ivan Pavlovin kanssa.
Tolmanin työ auttoi vakiinnuttamaan periaatteen, jonka mukaan oppiminen ei ole vain kahden ärsykkeen yhdistämistä, vaan siihen liittyy myös ympäristön kognitiivisten esitteiden muodostuminen.
Käsittelytyönsä lisäksi Tolman kirjoitti myös monista muista aiheista, kuten huomiosta, motivaatiosta ja eläinten älykkyydestä.
Joitakin hänen vaikutusvaltaisimmista kirjoistaan ja artikkeleistaan ovat:
- *Tarkoituskäyttäytyminen eläimissä ja miehissä* (1932)
- *Käyttäytyminen ja psykologinen mies* (1951)
- "A Behavioristinen ideoiden teoria" (1932)
- "Oppimista on enemmän kuin yksi" (1948)
Tolman oli edelläkävijä vertailevan psykologian alalla, ja hänen työllään on ollut suuri vaikutus ymmärryksemme eläinten käyttäytymisestä ja ihmisten oppimisesta.