自DNA双螺旋结构被发现后，人们一度认为这种结构是固定不变的，但在二十世纪七八十年代，托马斯却在实验中率先发现，DNA并不像人们想象中的那样稳定。DNA在紫外线、自由基及其他外部条件影响下也会发生损伤，这就打破了科学界一直认为DNA双螺旋结构极其稳定的认知，并在此基础上创新性地发现了DNA存在修复的机制。DNA修复机制的发现成果很早就延伸到癌症治疗中，为放化疗提供了理论指导。这也正是诺奖委员会对托马斯·林达尔等3位科学家获得2015年诺贝尔化学奖的原因所做出的述评。
　　“修复机制确保了维持生命存在的遗传物质DNA的稳定性，这一机制是维持生命体健康的根本。”托马斯指导的最后一位博士后杨运桂说，托马斯不仅首先发现DNA存在损伤现象和修复机制，而且还发现了多种DNA碱基切除修复和核苷酸切除修复的重要基因，打开了这些修复基因的缺陷与人类疾病关联研究领域的大门。
　　托马斯非常注重培养学生的原创性科学思维和抓住新事物的敏锐力，经常安排学生参加重要的学术交流活动，他的大部分弟子都成为了富有成就的专家。当学生做科研碰到困惑和难题时，托马斯会鼓励说：“如果一个问题你查遍所有科学文献，也没发现目前有效的解决方法，那么在你自己的深度思考以及与领域其他专家充分交流的基础上，可能会形成一个好的科学问题，而这正是你值得去尝试的地方——如果问题很容易得到解决，别人早就解决了，也无需你去解决。”而当学生取得成就时，他又会告诉学生：“任何成果，要继承性发展，不要总是回头看，多想想下一步！讨论问题的时候，你们不要完全相信我说的话，一定要去求证——我毕竟年纪大了，接收新鲜事物的能力下降了。”
　　托马斯不仅有着很深的学术造诣，而且有着杰出的管理水平。2001年获得诺贝尔生理与医学奖的蒂姆·亨特在评价托马斯的成就时曾总结说：“托马斯的科学成就除了他自己在DNA修复机制的杰出科学发现，还应该包括那些在他领导和指导下的优秀学生和同事取得的杰出成绩，这也是托马斯成功的一部分。”到目前为止，托马斯领导的克莱尔实验室一共招收了不到20位独立研究员，却产生了十几名英国皇家科学院院士，以及包括托马斯本人和蒂姆·亨特在内的两位诺奖获得者。