De 1990 a 1994 Tomomi Hayashi estudió en la Universidad Nacional de Yokohama (横浜国立大学Yokohama Kokuritsu Daigaku ) en el departamento de arquitectura. De 1995 a 1999 estudió en el Virginia Polytechnic Institute and State University , en el Washington-Alexandria Architecture Center (WAAC) .
De 1994 a 1995, Tomomi Hayashi trabajó en la oficina de arquitectura de Maki and Associates como asistente. De 1999 a 2001 trabajó en el estudio de arquitectura Rafael Viñoly Arquitectos. Desde 2001 hasta la actualidad trabaja en Estonia - desde 2001 hasta 2003 en el estudio de arquitectura HEAD Arhitektid OÜ, en 2003 en el estudio de arquitectura KOSMOS OÜ y desde 2004 hasta la actualidad en Hayashi-Grossschmidt Arhitektuur (HGA).
Las obras más notables de Tomomi Hayashi son la sala de atletismo de Lasnamäe (2003), el Museo de Ocupaciones (2003), los grandes almacenes FOORUM (2007), el antiguo y nuevo depósito de harina de Rotermann (reconstrucción y ampliación del antiguo depósito de harina en el barrio de Rotermanni). ) (2009) así como la renovación de la Sala de Maquinaria de la Fábrica de Muebles AM Lutheri (2017). HGA participó en el proyecto del Museo Nacional de Estonia desde 2008 hasta su finalización como arquitectos locales colaboradores. Tomomi Hayashi recibió el premio anual de arquitectura del Cultural Endowment of Estonia en 2003 y 2009, y en 2017 el gran premio de arquitectura por el proyecto del Museo Nacional de Estonia. Fue nominado al Mies van der Rohe Premio en 2005, 2009 y 2019.
Recientemente recibió el premio de Oro en la categoría Obra por el IFI Design Distinction Award y Menciones Especiales en 2020 European Heritage Awards – Europa Nostra Awards por la renovación de la Sala de Maquinaria de la Fábrica de Muebles AM Lutheri.
Desde 2012 ha enseñado en TTK, Universidad de Ciencias Aplicadas de Tallin . Entre 2012 y 2017 dirijo el Instituto de Arquitectura en la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Ambiental. En el mismo instituto imparte clases como profesor asociado (2016-2020) y luego como profesor (2021-).